(57)【要約】０点ドリフトが少ない高信頼加速度センサの提供。例えば、第１方向とそれに直交する第２方向を一つの面にする支持基板と、前記支持基板に空隙を介して設置されたデバイス層と、前記デバイス層に空隙を介して設置されたキャップ層と、を有し、前記デバイス層には、加速度の印加に応じて変位する錘が配置される加速度センサであって、前記錘の中心には前記支持基板に固定される固定部と、前記固定部に延設され前記錘に連結されることで前記錘を可動状態にする梁と、が配置され、前記固定部には前記支持基板及び前記キャップ層を繋ぐ複数のポストが設置され、前記ポストを介して前記錘に電気信号の入出力を行う。
2015166771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向とそれに直交する第２方向を一つの面にする支持基板と、前記支持基板に空隙を介して設置されたデバイス層と、前記デバイス層に空隙を介して設置されたキャップ層と、を有し、前記デバイス層には、加速度の印加に応じて変位する錘が配置される加速度センサであって、
前記錘の中心には前記支持基板に固定される固定部と、前記固定部に延設され前記錘に連結されることで前記錘を可動状態にする梁と、が配置され、
前記固定部には前記支持基板及び前記キャップ層を繋ぐ複数のポストが設置され、
前記ポストを介して前記錘に電気信号の入出力を行うことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記複数のポストは、夫々前記錘と電気的に接続され、
前記ポストと前記錘、前記ポスト同士は、電気的な抵抗を形成していることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【請求項３】
第１方向とそれに直交する第２方向を一つの面にする支持基板と、前記支持基板に空隙を介して設置されたデバイス層と、前記デバイス層に空隙を介して設置されたキャップ層と、を有し、前記デバイス層には、加速度の印加に応じて変位する錘が配置される加速度センサであって、前記錘が前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向における加速度の印加に応じて、前記第１方向及び第２方向の周りを回転、即ち前記第３方向に変位するように構成され、前記錘の変位を、前記錘と前記支持基板或いは前記キャプ層に形成される検出電極間の静電容量の変化を検出し、電気信号として出力する静電容量検出型加速度センサにおいて、
前記錘とそれを囲むように前記支持基板及び前記キャップ層で構成されるキャビティの中心が一致するように形成され、
前記第１方向或いは、前記第２方向周りを回転する前記錘の回転中心が前記錘の中心及び前記キャビティの中心と一致するように形成され、
前記検出電極は、前記錘の中心及び前記キャビティの中心から等間隔に形成され、
前記錘の中心部に複数の前記ポストが設置され、
前記ポストを介して前記錘に電気信号の入出力を行うことを特徴とする加速度センサ。
【請求項４】
第１方向とそれに直交する第２方向を一つの面にする支持基板と、前記支持基板に空隙を介して設置されたデバイス層と、前記デバイス層に空隙を介して設置されたキャップ層と、を有し、前記デバイス層には、加速度の印加に応じて変位する錘が配置される加速度センサであって、前記錘が前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向における加速度の印加に応じて、前記第１方向及び第２方向の周りを回転、即ち前記第３方向に変位するように構成され、前記錘の変位を、前記錘と前記支持基板或いは前記キャプ層に形成される検出電極間の静電容量の変化を検出し、電気信号として出力する静電容量検出型加速度センサにおいて、
前記錘とそれを囲むように前記支持基板及び前記キャップ層で構成されるキャビティの中心が一致するように形成され、
前記第１方向或いは、前記第２方向周りを回転する前記錘の回転中心が前記錘の中心及び前記キャビティの中心と一致しないように形成され、
前記検出電極は、前記錘の中心及び前記キャビティの中心から等間隔に形成され、
前記錘の中心部に複数の前記ポストが設置され、
前記ポストを介して前記錘に電気信号の入出力を行うことを特徴とする加速度センサ。
【請求項５】
前記支持基板、前記錘（デバイス層）、および、前記キャップ層を連結するように形成される前記ポストが、前記錘の中心線上に複数個設置されていることを特徴とする前記請求項３若しくは請求項４記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記支持基板、前記錘（デバイス層）、および、前記キャップ層を連結するように形成される前記ポストが、前記錘の中心線から対称的に設置されていることを特徴とする前記請求項３若しくは請求項４記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記支持基板若しくは前記キャップ層側に設置される検出電極には周辺の雰囲気から圧力を受けることを特徴とする前記請求項３若しくは請求項４記載の加速度センサ。
【請求項８】
前記支持基板、前記デバイス層、および、前記キャップ層は、全てシリコンから構成されることを特徴とする前記請求項３若しくは請求項４記載の加速度センサ。
【請求項９】
前記第１方向若しくは前記第２方向の周りを回転する錘は、前記錘及び前記キャビティの中心で前記支持基板に固定される固定部から前記第１及び、第２及び第３方向ともに変位しにくい部材を介して回転変位を可能とする前記梁に懸架されることを特徴とする前記請求項４記載の加速度センサ。
【請求項１０】
前記支持基板、前記デバイス層、前記キャップとして構成される加速度検知部が加圧成形された熱硬化性樹脂によってパッケージングされることを特徴とする前記請求項３若しくは請求項４記載の加速度センサ。
【請求項１１】
リードフレーム上に前記加速度検知部に電気信号を付与し、前記加速度検知部からの電気信号を処理する制御回路が配置され、
前記制御回路の上に前記加速度検知部が配置され、
前記制御回路と前記加速度検知部は導電性ワイヤによって接続されることを特徴とする請求項１０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、半導体微細加工技術により形成され、振動する物体に生起される慣性力に関連される物理量を検出することで加速度を測定する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems））に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２によって既に公知である静電容量検出型加速度センサは、印加される加速度に応じて変位する錘と、その錘と静電容量を形成する検出電極として構成される。これらの構成要素は、複数の層を持つシリコン基板にフォトリソグラフィ技術と、エッチング技術、基板貼りあわせ技術を繰り返し駆使することで形成することができる。【０００３】
特許文献１の加速度センサは、支持基板上に空隙を持つように設置されたデバイス層に前記錘及び前記検出電極が形成される。前記錘は前記デバイス層の平面内の第１方向に移動するように形成され、前記検出電極は前記錘と静電容量を形成しながら、前記錘の第１方向の変位に応じて変化するように形成されている。従って、特許文献１の加速度センサは前記第１方向に印加された加速度を検出することが出来る。【０００４】
さらに、前記錘の中心部には前記支持基板に固定され、前記第１方向（ｘ方向）に変位可能な梁を介して前記錘を支持する固定部が形成されている。そのため、環境温度の変化などによって前記支持基板に歪が発生した場合でも、０点ドリフトが少ない加速度センサを提供することができる。【０００５】
特許文献２の加速度センサは、前記錘を上下で挟むような形で前記支持基板とキャップ層が形成されている。前記錘は前記第１の方向若しくは第２の方向周りを回転する様に構成され、前記検出電極は前記錘の回転によって静電容量が変化するように前記キャップ層側に設置されている。さらに、前記検出電極は前記錘の回転中心から等間隔になるように二つ配置されている。従って、前記支持基板の平面に垂直な第３方向（ｚ方向）に印加される加速度に応じて、前記錘が回転し、前記錘が前記キャップ層側に近づく方向に配置されている前記検出電極の静電容量は増加する。その反面、前記錘の回転軸を中心に対称的にその反対方向、即ち、前記錘が前記キャップ層から離れる方向に配置される前記検出電極の静電容量は減少する。この二つの検出電極からの静電容量を差動検出することで前記第３方向に印加された加速度に比例した電気信号を得ることが出来る。【０００６】
さらに、特許文献２記載の加速度センサでは、前記錘の回転中心と、前記支持基板及び前記キャップ層で前記錘を囲むように形成されるキャビティの中心を一致させている。即ち、前記二つの検出電極は前記錘の中心及び前記キャビティの中心に対して対称的に配置されている。このような配置にすることで、周辺温度の変化などによって前記支持基板、前記錘、前記キャップ層などで構成される加速度検知部に歪が発生した場合には、前記二つの検出電極が一様に前記錘に近づく若しくは離れる方向に変位する。従って、前記歪による前記検出電極の静電容量の変化は差動検出によって相殺されるため、加速度の印加による信号と分離することが出来る。結果的に実装起因若しくは環境温度の変化などによる０点ドリフトが少ない加速度センサを提供することが可能となる。【０００７】
特許文献３では、前記錘を上下で挟むような形で前記支持基板と前記キャップ層を配置し、前記キャビティを構成している。また、前記環境温度の変化など外的な要因によって前記キャビティの変形を防ぐ目的で、前記支持基板と前記錘が形成されるデバイス層と前記キャップ層を繋ぐ複数のポストが設置されている。【０００８】
特許文献４記載の加速度センサでは、前記錘へ電気信号を付与する手段として、前記支持基板若しくは前記キャップ層を貫通する導電体を形成していることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２０１０−５１３８８８号公報
【特許文献２】特開２００８−５４４２４３号公報
【特許文献３】特開２０００−１９１９８号公報
【特許文献４】特許５１０５９６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、横滑り防止や衝突防止、駐車支援システムなど自動車の安全走行システムの法規制化の拡大や、ロボットの普及など、姿勢や運動を制御する多様なアプリケーションの開発及び普及に伴いＭＥＭＳ型加速度センサのニーズ及び市場は急速に拡大している。それに伴って、自動車のエンジンルームのような周辺の温度・湿度及び振動などの環境条件が劣悪な場所においても、０点や感度などセンサ性能のドリフトや経時変動が少ない高信頼且つ低コストの加速度センサの要求が日々増している。【００１１】
代表的な低コスト化技術としては、前記支持基板と、前記キャップ層で前記錘を囲むようにキャビティを構成することで、前記錘を外部からの物理的な力から保護し、信号処理ＩＣなどと導電性ワイヤで連結した後、安価な熱硬化性樹脂を用いて加圧成形することでパッケージングをする方法が知られている。【００１２】
ところで、前記支持基板と前記キャップ層に囲まれている前記錘に前記信号処理ＩＣから電気信号を入出力するためには、前記支持基板若しくは前記キャプ層を貫通する導電性電極材（貫通電極）を前記錘が形成される前記デバイス層に到達するまで形成し、機械的及ぶ電気的に接続させる必要がある。また、前記加速度検知部の良否を判断する出荷検査時には、前記貫通電極が前記デバイス層に正しく接続されたのかを検査する必要がある。【００１３】
さらに、安価な熱硬化性樹脂を用いたパッケージを採用する場合は、加圧成形時の圧力によって前記キャビティ及び前記加速度検知部の変形が発生し、それに伴ってセンサの０点がドリフトする問題がある。その上、加圧成形時に熱硬化性樹脂に発生した内部応力の緩和に伴った、前記０点の経時的なドリフトも課題となる。更に、熱硬化性樹脂のような有機材料は吸湿することで体積が変化（変形）する場合もある。【００１４】
本発明の目的は、劣悪な設置環境下での使用及び、安価な熱硬化性樹脂パッケージを採用した際でも０点ドリフトや経時変動が少ない高信頼な加速度センサを提供することにある。【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【００１７】
本発明に係る第１の加速度センサは、上記の課題を解決するため、第１方向とそれに直交する第２方向を一つの面にする支持基板と、前記支持基板に空隙を介して設置されたデバイス層と、前記デバイス層に空隙を介して設置されたキャップ層と、を有し、前記デバイス層には、加速度の印加に応じて変位する錘が配置される加速度センサであって、前記錘の中心には前記支持基板に固定される固定部と、この固定部に延設され前記錘に連結されることで前記錘を可動状態にする梁が配置され、前記固定部には前記支持基板及び、前記キャップ層を繋ぐ複数のポストが設置され、前記ポストを介して前記錘に電気信号の入出力を行うことを特徴とする。【００１８】
また、本発明に係る第２の加速度センサは、前記錘が前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向における加速度の印加に応じて、前記第１方向及び第２方向の周りを回転、即ち前記第３方向に変位するように構成され、前記錘の変位を、前記錘と前記支持基板或いは前記キャプ層に形成される検出電極間の静電容量の変化を検出し、電気信号として出力する静電容量検出型加速度センサであって、前記錘の中心と前記錘を囲むように前記支持基板及び前記キャップ層で構成されるキャビティの中心が一致するように形成され、前記第１方向或いは、前記第２方向周りを回転する前記錘の回転中心が前記錘の中心及び前記キャビティの中心と一致するように形成され、前記検出電極は、前記錘の中心及び前記キャビティの中心から等間隔に形成され、前記錘の中心部に複数の前記ポストが設置され、前記ポストを介して前記錘に電気信号の入出力を行うことを特徴とする。【００１９】
また、本発明に係る第３の加速度センサは、前記錘が前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向における加速度の印加に応じて、前記第１方向及び第２方向の周りを回転、即ち前記第３方向に変位するように構成され、前記錘の変位を、前記錘と前記支持基板或いは前記キャプ層に形成される検出電極間の静電容量の変化を検出し、電気信号として出力する静電容量検出型加速度センサであって、前記錘の中心と前記錘を囲むように前記支持基板及び前記キャップ層で構成されるキャビティの中心が一致するように形成され、前記第１方向或いは、前記第２方向周りを回転する前記錘の回転中心が前記錘の中心及び前記キャビティの中心と一致しないように形成され、前記検出電極は、前記錘の中心及び前記キャビティの中心から等間隔に形成され、前記錘の中心部に複数の前記ポストが設置され、前記ポストを介して前記錘に電気信号の入出力を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、劣悪な設置環境下での使用及び、安価な熱硬化性樹脂パッケージを採用した際でも０点ドリフトや経時変動が少ない高信頼な加速度センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１〜３における実装形態を示す実装図である。
【図２】本発明の実施の形態１における加速度センサの全体構成模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線で切断した断面を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１〜３における容量の検出及び信号処理を行うＩＣの概念図である。
【図５】本発明の実施の形態２における加速度センサの全体構成模式図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ‘線で切断した断面を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における加速度センサの全体構成模式図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ‘線で切断した断面を示す断面図である。
【図９】本実施の形態３における加速度センサの検出原理を示す概念図である。
【図１０】本実施の形態３における加速度センサの検出電極の線形性を解析したグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。【００２３】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。【００２４】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。【００２５】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。【００２６】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。【００２７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における加速度センサＳ１について図面を参照しながら説明する。【００２８】
図１は加速度センサＳ１の全体構成を示す模式図である。本実施の形態１の加速度センサＳ１は、加速度検知部Ｓ１Ｅと、信号処理ＩＣ５０と、リードフレーム１５０と、前記加速度検知部Ｓ１Ｅ及び信号処理ＩＣ５０、リードフレーム１５０間の電気的な接続に用いられる導電性ワイヤ１５２とで構成される。なお、前記信号処理ＩＣ５０と前記加速度検知部Ｓ１Ｅは接着剤１５１を介して夫々前記リードフレーム１５０と前記信号処理ＩＣ５０上に固定される。【００２９】
最後に、熱硬化性樹脂１５３で前記各部品を覆うことで完成となり、加速度センサとしての機能を持つ。本加速度センサＳ１は、より上位なシステムに組み込まれ、検出した物理量情報を上位システムに提供することとなる。【００３０】
次は部品ごとの構成と機能、効果について詳細を説明する。
ここで、図２は説明の便宜上、キャップ層１００に形成されるポスト（以下、貫通電極とも言う）Ｔ１〜Ｔ６は図示しているが、キャップ層１００は剥がした状態で図示している。【００３１】
まず、加速度検知部Ｓ１Ｅの構成を説明する。本加速度検知部Ｓ１Ｅには、後術する錘や固定部など機械的な構成要素を形成するため、例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１が使用されている。図３のＡ−Ａ’断面図に示すＳＯＩ基板１は、支持基板１ａ上に中間絶縁層１ｂが形成されており、この中間絶縁層１ｂ上にデバイス層１ｃが形成されている。【００３２】
支持基板１ａは、例えば、シリコン（Ｓｉ）より形成され、中間絶縁層１ｂは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）より形成されている。さらに、中間絶縁層１ｂ上に形成されているデバイス層１ｃは、例えば、導電性シリコンより形成されている。【００３３】
支持基板１ａと中間絶縁層１ｂとの総厚は、例えば、数十〜数百μｍ、デバイス層１ｃの厚さは、例えば、数〜数十μｍである。本実施の形態１では、ＳＯＩ基板を使用しているが、半導体基板としてＳＯＩ基板に限定されるものではなく種々変更可能である。例えば、表面ＭＥＭＳ技術を用いた導電性ポリシリコン、または、例えば、ニッケル（Ｎｉ）などのめっき金属をデバイス層として使用してもよい。【００３４】
若しくは、前記ＳＯＩ基板を、前記支持基板１ａにキャビティＣ１Ｄ、Ｃ２Ｄなどを加工した後、熱酸化することで前記中間絶縁層１ｂを形成し、前記デバイス層１ｃを貼りあわせることで形成しても良い。【００３５】
本実施の形態１の加速度センサＳ１の加速度検知部Ｓ１Ｅの各構成要素は、前記ＳＯＩ基板１のデバイス層１ｃと後術する前記キャップ層１００を加工することで形成される。デバイス層１ｃ及びキャップ層１００を加工する方法としては前記デバイス層１ｃ若しくは前記キャップ層１００上に光や電子ビームなどに反応するレジストを塗布した後、フォトリソグラフィや電子線描画技術を利用することで前記デバイス層１ｃ若しくは前記キャップ層１００上のレジストの一部を除去する。次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いたドライエチングや、ＴＭＡＨやＫＯＨなどアルカリ性薬品を用いたウェットエチング技術を駆使することで露出された前記デバイス層１ｃ若しくはキャップ層１００を除去する。その後、残りのレジストを除去することで、前記デバイス層１ｃ及び前記キャップ層１００に後術する各構成要素を形成することができる。【００３６】
本実施の形態１の加速度センサＳ１の加速度検知部Ｓ１Ｅには、上述した加工方法で錘２が形成される。この錘２は、前記第１方向であるｘ方向に柔軟な梁５を介して固定部６に懸架される。固定部６は前記中間絶縁層１ｂを介して前記支持基板１ａに固定される。従って、前記錘２は前記第１方向（ｘ方向）に印加される加速度に比例して前記第１方向に変位する。【００３７】
前記デバイス層１ｃには、前記錘２の変位を測定する目的で、検出電極Ｃ１、Ｃ２が形成される。夫々の検出電極Ｃ１、Ｃ２は、前記錘２側に形成され、錘２の変位に連動して変位する可動側電極Ｃ１Ａ、Ｃ２Ａと、前記可動側電極Ｃ１Ａ、Ｃ２Ａと静電容量を形成しながら前記支持基板１ｃに固定される固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂとして構成される。さらに、前記錘２の動きに連動して、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の静電容量は片側が増えた場合はそのもう片側は減るように配置されている。そのため、図３に示す差動検出方式を用いることで、印加された加速度に比例した出力を得ることが出来る。回路を構成する各要素における詳細な説明は後術する。【００３８】
本加速度検知部Ｓ１Ｅでは、前記錘２、梁５、検出電極Ｃ１、Ｃ２を外部の衝撃や機械的な接触、埃などから守る目的で、前記キャップ層１００が設置される。さらに、キャップ層１００には、前記ドライエッチング技術でトレンチが形成され、そのトレンチは熱酸化膜など絶縁膜１０１によって気密が維持できるように埋め込まれる。このようなトレンチを適切に形成することと、それを絶縁膜で埋め込むことで、前記キャップ層１００の一部を周辺と電気的に分離させることが出来る。図２の貫通電極Ｔ１、Ｔ２は前述したトレンチ及び絶縁膜１０１形成技術を駆使することで形成する。ちなみに、前記絶縁膜１０１は、前記トレンチを形成した後、熱酸化するか、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることで形成することができる。【００３９】
前記絶縁膜１０１及び前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２などが形成された、前記キャップ層１００は、前記錘２、梁５などが形成される前記ＳＯＩ基板１に接合することで、前記錘２などを外部からの機械的な接触及び埃から保護することが出来る。【００４０】
接合方法としては、既に公知である、金や錫などの合金を前記キャップ層１００と前記デバイス層１ｃの間に塗布した後、熱処理することで硬化させる共晶接合法や、前記キャプ層１００と前記デバイス層１ｃの表面をプラズマで活性化し、シリコンーシリコン同士を直接接合する常温活性化接合法、または、前記二つの表面を酸と純水の混合液で洗浄し、
表面に水酸基を作った後、常温で水素結合させ、高温で加熱することでシリコンーシリコン同士を直接接合する方法などがある。前記キャップ層１００を前記デバイス層１ｃに接合する際に、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２も前記デバイス層１ｃに接続され、後術するパッドＥ１、Ｅ２を介して外部と電気信号のやり取りが可能となる。【００４１】
さらに、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２は、前記固定部６のように、前記支持基板１ａ、前記中間絶縁層１ｂ、前記デバイス層１ｃが全て繋がっている部分に設置される。そのため、後術する実装及び環境起因による前記キャップ層１００の変形を抑制する役割をも持つ。即ち、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２を含め、後術する他の貫通電極は各構成要素へ外部からの電気信号を付与する役割と共に、前記ポストとしての役割をも合わせて持つ。【００４２】
前記デバイス層１ｃに形成される前記錘２、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２などと後術する信号処理ＩＣ５０を電気的に接続するために、前記パッドＥ１、Ｅ２、Ｅ３などを形成する。これらのパッドＥ１、Ｅ２、Ｅ３は前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２などを介して前記デバイス層１ｃに形成される前記錘２、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２などに電気信号を入出することが出来る。ここで、前記パッドＥ３は前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２以外の前記キャップ層１００の周辺シリコンに接続されている。さらに、この周辺シリコンは、前記錘２などが形成される前記デバイス層１ｃの周辺部と接合される。結果的に、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、そして、図２に図示する貫通電極Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６とそれに接続される前記錘２、検出電極Ｃ１、Ｃ２以外の周辺シリコンは全て前記パッドＥ３に接続されることになる。本パッドＥ３を接地するなど、一定電圧に固定することで、前記錘２、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２などを電気的にシールドすることができる。【００４３】
次は、図２、図３、図４を用いて本実施の形態１の加速度センサの動作について説明する。【００４４】
本実施の形態１の加速度センサＳ１は、前記第１方向に印加された加速度に比例して移動する前記錘２の変位を前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の静電容量の変化として検出することで印加された加速度に比例するセンサ出力を得る。ここで、前記錘２は、錘の中心部に配置され前記絶縁層１ｂを介して前記支持基板１ａに固定される前記固定部６に前記梁５を介して懸架される。さらに、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂも前記錘２の中心部で固定されている。そのため、前記加速度センサＳ１に実装時の応力や、環境温度の変動などによって歪や変形などが発生した場合でも、前記梁５及び前記検出電極Ｃ１、Ｃ２への影響は少なく、センサの初期及び経時的な０点ドリフトを小さくすることが出来る。【００４５】
前述したように、前記錘２と前記検出電極Ｃ１、Ｃ２には前記貫通電極Ｔ１〜Ｔ６が接続されている。この貫通電極らを介して前記信号処理ＩＣ５０とのやり取りが行われる。そのため、高い信頼性を確保するためには、前記貫通電極Ｔ１〜Ｔ６と前記錘２、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２間には確実な機械的・電気的接続が行われる必要がある。【００４６】
しかし、前記錘２は中心部に位置する一つの前記固定部６に前記梁５を介して連結されるため、電気的には開ループとなる。同じく前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂも前記中心部のみで固定されるため、電気的には開ループとなる。従って、前記貫通電極Ｔ１〜Ｔ６が正しく前記錘２と前記検出電極Ｃ１、Ｃ２に接続されているかを確認する事が困難である。【００４７】
一般的に前記加速度検知部Ｓ１Ｅは、前記ＲＩＥやウエットエッチング、フォトリソグラフィなど半導体プロセスによって作られ、前記信号処理ＩＣ５０などと組み立てられる。そのため、正しく動作する前記加速度検知部Ｓ１Ｅのみを選別して組み立てることで前記信号処理ＩＣ５０など他の部品の無駄をなくすことができる。【００４８】
本加速度検知部Ｓ１Ｅでは、前記錘２が前記梁５を介して固定される前記固定部６と、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂに夫々二つの貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６が形成されている。この様に構成することで、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２間、Ｔ３、Ｔ４間、Ｔ５、Ｔ６間を閉ループに形成することができ、各貫通電極間の電気抵抗を測ることで、前記貫通電極Ｔ１〜Ｔ６が前記デバイス層１ｃに形成される前記錘２、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２と正しく接続されているかを検査することが出来る。結果的には、前記加速度検知部Ｓ１Ｅの良否を判断する選別作業が可能となり、前記信号処理ＩＣ５０などの無駄をなくすことが出来る。【００４９】
前記検出電極Ｃ１、Ｃ２には、前記信号処理ＩＣ５０から搬送波５１が前記貫通電極Ｔ３、Ｔ４を介して前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂに夫々印加される。また、前記錘２は前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、前記パッドＥ１、Ｅ２を介してＣＶ変換部５２の入力端子に繋がる。これによって、前記錘２に設置される前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の可動側電極Ｃ１Ａ、Ｃ２Ａと固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂ間の静電容量変化を検出することが出来る。勿論、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２が両方共に前記ＣＶ変換部５２に接続される必要はなく、どちらか一方の接続でも良い。【００５０】
前記ＣＶ変換部５２からの出力信号は前記搬送波５１の周波数を用いて同期検波回路５３で処理することで前記錘２の動きに追従した振幅及び周波数に復元され、ＡＤ変換部５４によってデジタル信号に変換されることで、印加された加速度に比例した信号として出力される。【００５１】
本実施の形態１の加速度センサＳ１では、図１のように熱硬化性樹脂を加圧成形することでパッケージングを実施した例を示している。しかし、本発明は、熱硬化性樹脂を加圧成形するパッケージング方式に限定するものではなく、セラミックパッケージなど予め形を成す入れ物に前記加速度検知部Ｓ１Ｅを入れて蓋をするようなパッケージでも本発明の効果が得られることは言うまでもない。【００５２】
特に、熱硬化性樹脂を加圧成形することでパッケージングを行う場合は、加圧成形時の圧力によって、前記キャップ層１００が変形する虞があるが、前記貫通電極Ｔ１〜Ｔ６は前記支持基板１ａ、絶縁層１ｂ、デバイス層１ｃと前記キャップ層１００を繋ぐように構成・配置されているため、前記キャップ層１００の変形を抑止するポストとしての役割を持つ。即ち、繰り返しとなるが、前記貫通電極Ｔ１〜Ｔ６は、前記各構成要素に電気信号を付与する目的と共に前記キャップ層１００の崩れや変形などを抑止する役割を担う。さらに、前述した検知部Ｓ１Ｅの良否判断のための検査手段として活用されることが本発明の特徴である。【００５３】
本実施の形態１の加速度センサＳ１では、前記錘２が前記第１方向（ｘ方向）に移動する場合を例に挙げて説明しているが、前記錘２が前記第２方向（ｙ方向）に動く場合でも同じ効果が得られる。【００５４】
さらに、図示はしないが、本加速度検知部Ｓ１Ｅを９０度回転させて配置することで、簡単に前記第２方向の加速度が検出できることは容易に理解することが出来る。【００５５】
さらに、同じ基板上に前記検知部Ｓ１Ｅを９０度回転させた状態で二つ配置することで、前記第１方向及び前記第２方向の加速度が検知できる２軸加速度センサとして使うこともできる。【００５６】
前記第３方向（ｚ方向）に移動する錘についても本発明を適用することが出来るが、他の付随的な効果もあることから、別の実施例で詳細を説明する。【００５７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、前記実施の形態１と同様に本実施の形態２における加速度センサＳ２について図面を参照しながら説明する。図５は、本実施の形態２における加速度センサＳ２の主要な構成要素を平面的に示す模式図である。【００５８】
本実施の形態２における加速度センサＳ２の製造方法は、前記実施の形態１における加速度センサＳ１と同様である。前記実施の形態１と異なる点は、加速度センサＳ２の構成であり、本実施の形態２の加速度センサＳ２では、前記錘２が前記第３の方向に移動するように構成されている。【００５９】
まず、図５を用いて本実施の形態２における加速度センサＳ２の構成について説明するが、前記実施の形態１の加速度センサＳ１で説明した内容と重複する部分は省いて、変更・追加された部分を重点的に説明する。【００６０】
また、前記実施の形態１の加速度センサＳ１の加速度検知部Ｓ１Ｅの構成を示す図２同様、図５も説明の便宜上、前記キャップ層１００に形成される貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８は図示しているが、前記キャップ層１００は剥がした状態を図示している。【００６１】
本実施の形態２における加速度センサＳ２の加速度検知部Ｓ２Ｅでは、前記錘２が前記第３の方向（ｚ方向）に変位するように構成されていることが前記実施の形態１の加速度検知部Ｓ１Ｅと異なる点である。【００６２】
前記固定部６は、前記錘２を囲むように前記支持基板１ｃと前記キャップ層１００によって形成されるキャビティＣＡの中心部に前記中間絶縁層１ｂを介して前記支持基板１ａに固定される。また、本固定部６には、前記第２の方向（ｙ方向）に前記キャビティＣＡの中心線（Ｂライン）に沿って延びる二つの梁５が設置され、その先端部で前記錘２が繋がる。【００６３】
前記錘２は、前記梁５を中心軸として、前記第１の方向（ｘ方向）における重さが異なるように形成されている。即ち、前記第３の方向（ｚ方向）に加速度が印加された場合、前記梁５の左側の前記錘２が受ける力と、右側が受ける力は夫々異なる値となる。さらに、前記錘２の右側の部分の重心から前記梁５までの距離と、前記錘２の左側の部分の重心から前記梁５までの距離も異なるため、前記錘２の回転中心となる前記梁５に働くモーメントにはアンバランスが発生する。そのため、前記錘２は、前記第３の方向（ｚ方向）に印加された加速度に比例して、前記第２の方向（ｙ方向）周りを前記梁５を回転中心として回転することとなる。【００６４】
前記錘２の変位を検出する目的で、前記キャップ層１００には検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂとして夫々貫通電極Ｔ３、Ｔ４が形成され、前記錘２との間で静電容量を成している。これらの貫通電極Ｔ３、Ｔ４上には、パッドＥ４、Ｅ５が形成され、前記信号処理ＩＣ５０と電気的に接続される。【００６５】
これらの、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂとなる貫通電極Ｔ３、Ｔ４は、夫々前記梁５（回転中心および前記キャビティＣＡの中心）を対称軸に前記第１の方向（ｘ方向）に等間隔且つ同じ静電容量の大きさとなるように形成される。詳細は後述するが、この様に構成することで、熱硬化性樹脂の加圧成形や、環境温度の変化、及び経時的な実装の変動などに起因するセンサの０点ドリフトを抑制することが出来る。【００６６】
また、前記錘２を支える前記固定部６には図５及び図６に示すように４つの貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８が接続されている。勿論、前記錘２に電気信号を入出力するためには、一つの貫通電極でも十分であるが、前記本発明の実施の形態１記載の加速度センサＳ１同様、前記キャップ層１００と前記デバイス層１ｃの接続の良否を検査するための閉ループを形成することが目的である。【００６７】
更に、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８は、前述したとおり、安価である熱硬化性樹脂１５３を加圧成形してパッケージングする際に印加される圧力により、前記キャップ層１００の変形による前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量変化を抑制するポストとしての役割もかねている。【００６８】
本実施の形態２の加速度センサＳ２では、前記錘２の前記第３方向（ｚ方向）への変位を測定するため、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２は前記キャップ層１００に形成される前記貫通電極Ｔ３、Ｔ５を固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂとして活用している。そのため、前記熱硬化性樹脂１５３が加圧成形される際、前記キャップ層１００の変形に応じて前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の静電容量も変化することとなる。【００６９】
また、本実施例では、説明の便宜上、熱硬化性樹脂の加圧成形時に発生する前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量変化を挙げて説明しているが、本加速度検知部Ｓ２Ｅは、前記支持基板１ａとしてシリコンが使われ、前記中間絶縁層１ｂとして酸化ケイ素、また、前記パッドＥ１〜Ｅ５にはアルミなどの金属材料が使われるなど、複数の異種材料の積層構造体として成されているため、環境温度の変化などによっても前記加速度検知部Ｓ２Ｅ若しくは、前記キャップ層１００の変形による前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量変化が発生することは容易に考えられる。【００７０】
これらの、検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量変化は、本実施の形態２の加速度センサＳ２のように、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２を前記梁５（回転中心）を対称軸にして前記第１の方向（ｘ方向）に等間隔且つ同じ大きさの静電容量になるように配置することと、更に、前記検出電極Ｃ１にはプラスの搬送波を印加し、前記検出電極Ｃ２にはマイナスの搬送波を印加し、その合計を前記ＣＶ変換回路５２に入力する所謂差動検出を行うことで理論的には相殺することが出来る。【００７１】
しかし、前記加速度検知部Ｓ２Ｅ若しくは、前記キャップ層１００の変形量が大きい場合は、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の可動側電極である前記錘２と固定側電極である前記貫通電極Ｔ３、Ｔ５の間の距離が短くなるため、二つの電極が接触することは勿論、接触までは至らない場合でも、センサ感度の異常な増加、センサ出力の線形性の悪化、及び、環境振動への耐性が悪化するなどの問題が発生する。【００７２】
さらに、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２が、前記梁５（前記錘２の回転中心）から非対称的に配置されている場合や、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極である前記貫通電極Ｔ３、Ｔ５の変形量が異なる場合は、前記差動検出方法では相殺することが出来ず、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量差はセンサの０点として現れる。【００７３】
幸い、初期段階（製品出荷段階の変動しない０点出力；ここで、０点出力とは、センサに加速度が印加されていない場合のセンサ出力であり、普段は０を期待する。）のセンサ
の０点出力は、電気的に補正することが出来る。【００７４】
しかし、前記熱硬化性樹脂パッケージの場合、加圧成形時に樹脂内部には内部応力が発生し、この内部応力は時間と共に緩和されるため、前記キャップ層１００の変形量も経時的な変化を伴う。さらに、熱硬化性樹脂の場合、環境湿度に応じてその体積の増減が報告されている。即ち、環境湿度に依存しても前記キャップ層１００の変形量が変化することを意味する。これらの環境的及び経時的要因に依存する０点ドリフトは、電気的な補正が出来ない。【００７５】
従って、上述した不具合及び課題を解決するためには、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の初期及び経時的な変動を抑制する必要があり、その具体的な方法としては、前記キャップ層１００の変形を出来るだけ小さくすることと、また、前記キャップ層１００の変形によって前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の静電容量に変化が発生した場合でも、夫々の電極の変動量を同じくすることで、前記差動検出で相殺できるように構成することが重要である。【００７６】
本実施の形態２の加速度センサＳ２では、１）前記キャビティＣＡの中心部（図２のＢライン）に前記固定部６を配置し、さらに、２）前記錘２の回転中心となる前記梁５も前記キャビティＣＡの中心線（Ｂライン）上に配置し、更に、３）前記検出電極Ｃ１、Ｃ２は、前記梁５、前記固定部６、前記キャビティＣＡの中心線（Ｂライン）を対称軸に前記第１の方向（ｘ方向）に等間隔及び同じ容量になるように配置している。更に、４）前記固定部６には、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８を配置している。【００７７】
次に、前述の１）〜４）の構成によって得られる効果を詳細に述べる。【００７８】
まず、前記キャビティＣＡの中心部（図２のＢライン）に前記固定部６や、回転中心となる前記梁５を配置し、前記固定部６の上に前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８を配置することで、前記キャビティＣＡを同じ体積を持つ二つのキャビティＣＡ１とＣＡ２として構成している。単純にいえば、前記キャップ層１００を前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８で支え、外部から圧力が印加された場合でも崩れないように、即ち、その変形量がなるべく小さくなるようにしている。さらに、前記キャップ層１００に変形が発生した場合でも、前記キャビティＣＡ１、ＣＡ２は同じ体積になっているため、前記キャビティＣＡ１、ＣＡ２を構成する前記キャップ層１００の変形量は夫々同じくなる。【００７９】
ここで、前記キャップ層１００を厚くすることで、前記キャップ層１００の変形量を低減させることも容易に考えられるが、前記貫通電極Ｔ１〜Ｔ８を形成するためには、前記キャップ層１００に狭いトレンチを加工し、それを前記絶縁膜１０１（図３、図６の前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５の左右の絶縁膜）で気密が取れるように埋め込む必要がある。しかし、一般的には、前記トレンチの幅と、前記キャップ層１００の厚さの比は２０以下で量産性があるといわれている。そのため、前記キャップ層１００を厚くすることは限界がある。本実施の形態２の加速度センサＳ２では、前記トレンチの幅を数μｍ、前記キャップ層１００の厚さを１００〜４００μｍにしている。【００８０】
次に、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２を前記梁５、前記固定部６、前記キャビティＣＡの中心線（Ｂライン）を対称軸に前記第１の方向（ｘ方向）に等間隔及び同じ容量になるように配置しているため、前記キャップ層１００が変形した場合でも前記差動検出手段を用いることでその影響を相殺することが出来る。【００８１】
即ち、本実施の形態２の加速度センサＳ２では、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８を前記キャビティＣＡの中心部に配置し、同じ体積を持つより小さなキャビティＣＡ１、ＣＡ２を作ることで、前記キャップ層１００の変形を低減している。更に、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２を前記キャビティＣＡの中心線から等間隔に配置することで、前記キャップ層１００の変形による容量の変動を相殺し、センサの０点出力の安定性を向上している。【００８２】
従って、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８は、前述した前記キャビティＣＡを同じ体積を持つ小さなキャビティＣＡ１、ＣＡ２に分割する役割を持つ。そのため、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８は必ずしも前記キャビティＣＡの中心線上にある必要はなく、前記中心線（Ｂライン）から対称的に離れた位置に配置されてもよい。即ち、前記キャビティＣＡを同じ体積のキャビティＣＡ１、ＣＡ２に分割できれば良い。【００８３】
また、本実施の形態２の加速度センサＳ２では、前記貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８を前記中心線（Ｂライン）上に配置するとも記述したが、前記０点安定度には当然ながら許容範囲がある。即ち、センサの仕様の許容範囲内であれば、数〜数十μｍずれたとしても発明の効果は得られるものと言える。【００８４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、前記実施の形態１、２と同様に本実施の形態３における加速度センサＳ３について図面を参照しながら説明する。図７は、本実施の形態３における加速度センサＳ３の主要な構成要素を平面的に示す模式図であり、図８は、Ｃ―Ｃ’断面の拡大図である。【００８５】
本実施の形態３における加速度センサＳ３の製造方法は、前記実施の形態２における加速度センサＳ２と同様である。前記実施の形態２の加速度センサＳ２と異なる点は、加速度センサＳ３の構成であり、本実施の形態３の加速度センサＳ３では、前記梁５、即ち、前記錘２の回転中心（図７のＣライン）が前記キャビティＣＡ及び前記錘２、前記固定部６の中心（Ｂライン）と一致しないことが特徴である。【００８６】
まず、図７を用いて本実施の形態３における加速度センサＳ３の構成について説明するが、前記実施の形態２で説明した内容と重複する部分は省いて、変更・追加された部分を重点的に説明する。【００８７】
また、前記実施の形態２の加速度検知部Ｓ２Ｅの構成を示す図５同様、図７も説明の便宜上、キャップ層１００に形成される貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８は図示しているが、キャップ層１００は剥がした状態を図示している。【００８８】
前記本実施の形態２における加速度センサＳ２の加速度検知部Ｓ２Ｅでは、前記錘２を前記第３の方向（ｚ方向）に変位させるために、前記梁５を回転中心軸として、前記第１の方向（ｘ方向）における重さが異なるように形成されている。更に、前記梁５を前記キャビティＣＡの中心線（Ｂライン）上に設置しているため、前記キャビティＣＡ２の右側には単なる空間（面積的な無駄）が発生する。そのため、センサの小型化に不利な面があった。【００８９】
勿論、単順に、前記キャビティＣＡ２を前記錘２のサイズに合わせて小さくすることも考えられるが、この場合は、前記キャビティＣＡ１とＣＡ２の体積が異なるため、外部圧力や環境温度の変動に伴う前記キャップ層１００の変形量も前記キャビティＣＡ１、ＣＡ２で異なることになる。結果的に、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２にアンバランスが発生するため、センサの０点が変動することとなる。【００９０】
また、前記キャビティＣＡ１とＣＡ２の大きさは図６に図示するとおりそのままにし、前記錘２を前記キャビティＣＡ１、ＣＡ２にフィットするようにあわせた後、例えば、前記キャビティＣＡ２の部分の前記錘２に穴を形成するか、若しくは他の膜を形成することで重さにアンバランスを与えることも考えられる。しかし、この様な方法では、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の可動側電極である前記錘２と、固定側電極である貫通電極Ｔ３、Ｔ５間の距離が異なり、二つの検出電極Ｃ１、Ｃ２にアンバランスが発生するため、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極である前記貫通電極Ｔ３、Ｔ５を前記穴若しくは別の錘となる膜が形成されている部分まで拡張することはできない。そのため、印加される単位加速度当りの容量の変化量（ΔＣ）として定義されるセンサの感度を向上させることが出来ない。【００９１】
また、前記錘２に穴を形成して左右の錘にアンバランスを作ったあと、さらに、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量を拡張する目的で、前記錘２の上に別の膜を貼りあわせることも考えられる。しかし、この方法では前記支持基板１ａ、前記中間絶縁層１ｂ、前記デバイス層１ｃ、前記キャップ層１００、以外に別の薄膜を貼りあわせる必要があり、製造工程が複雑になる問題が発生する。【００９２】
本実施の形態３の加速度センサＳ３では、上記の課題を解決しながらも面積を無駄なく使うことを実現した。本実施の形態３の加速度センサＳ３で説明する発明の概念を適用することで、前記実装及び環境、経時的な要因に起因する０点ドリフトを低減しながらも、小型で、高感度を持つ加速度センサを提供することが出来る。【００９３】
本実施の形態３の加速度センサＳ３に置ける前記固定部６は、前記錘２を囲むように前記支持基板１ｃと前記キャップ層１００によって形成されるキャビティＣＡの中心部に前記絶縁層１ｂを介して前記支持基板１ａに固定される。また、本固定部６には、前記キャビティＣＡの中心線Ｂからずれた位置（図７のＣライン）に前記第２の方向（ｙ方向）に沿って延びる二つの梁５が設置され、その先端部には前記錘２が繋がる。即ち、前記錘２の回転中心となる前記梁５が、前記キャビティＣＡの中心と一致しない場所に設置される。【００９４】
前記錘２は、前記本実施の形態２の加速度センサＳ２同様、前記梁５を中心軸として、前記第１の方向（ｘ方向）における重さが異なるように形成されている。即ち、前記第３の方向（ｚ方向）に加速度が印加された場合、前記梁５の左側の前記錘２が受ける力と、右側が受ける力は夫々異なる値となる。さらに、前記梁５からみて右側に配置される前記錘２の重心から前記梁５までの距離と、左側に配置される前記錘２の重心から前記梁５までの距離も異なるため、前記錘２の回転中心となる前記梁５に働くモーメントにはアンバランスが発生する。そのため、前記錘２は、前記第３の方向（ｚ方向）に印加された加速度に比例して、前記第２の方向（ｙ方向）周りを前記梁５を回転中心として回転することとなる。【００９５】
前記錘２の変位を検出する目的で、前記キャップ層１００には検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極Ｃ１Ｂ、Ｃ２Ｂとして貫通電極Ｔ３、Ｔ４が形成され、前記錘２との間で静電容量を成している。これらの貫通電極Ｔ３、Ｔ４上には、パッドＥ４、Ｅ５が形成され、前記信号処理ＩＣ５０と電気的に接続される。【００９６】
これらの、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の固定側電極となる貫通電極Ｔ３、Ｔ４は、夫々前記キャビティＣＡ（図７のＢライン）を対称軸に前記第１の方向（ｘ方向）に等間隔且つ同じサイズとなるように形成される。即ち、前記梁５からは非対称的に配置される。【００９７】
また、前記錘２を支える前記固定部６には、前記実施の形態２の加速度センサＳ２同様、複数の貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８が接続されていて、前記錘２へ電気信号を入出力する役割と、前記キャップ層１００と前記デバイス層１ｃの接続の良否を検査するための検査電極としての役割と、前記キャップ層１００の変形による前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量変化を抑制するポストとしての役割をもかねて持つ。【００９８】
これらの、貫通電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８は、前記キャビティＣＡの変形を抑えながら、前記キャビティＣＡを同じ体積を持つ二つのキャビティＣＡ１、ＣＡ２に分離している。ここでは、説明の便宜上２つのキャビティに分離した例を用いて説明するが、例えば、前記貫通電極を前記キャビティＣＡの前記第１の方向（ｘ方向）と前記第２の方向（ｙ方向）に伸びる中心軸上に配置すれば、４つの同じ体積を持つキャビティを構成することも出来る。【００９９】
即ち、前記キャビティＣＡの中心線（Ｂライン）を基準に同じ大きさのキャビティが構成され、同じく、前記中心線（Ｂライン）を基準に等距離で同じ容量の前記検出電極Ｃ１、Ｃ２を夫々配置したため、環境温度の変動や、前記熱硬化性樹脂の加圧成形時に前記加速度検知部Ｓ３Ｅ若しくは、前記キャップ層１００が変形した場合でも、センサの出力を０に維持することが出来る。従って、センサの出荷段階での初期０点出力の個体差および経時及び環境に依存する０点出力の変動を抑制することが出来る。【０１００】
本実施の形態３の加速度センサＳ３は、図１に示すように前記リードフレーム１５０の上に前記接着剤１５１を介して前記信号処理ＩＣ５０を載せ、その上に、再度前記接着剤１５１を介して前記加速度検知部Ｓ３Ｅを搭載している。また、前記リードフレーム１５０と、前記信号処理ＩＣ５０、前記検知部Ｓ３Ｅは前記導電性ワイヤ１５２で接続し、最後に、前記熱硬化性樹脂１５３に熱を加えながら加圧成形することで図１に示す形に成形している。【０１０１】
このような構成は一般的な半導体実装プロセスであって、十分に一般化されている技術である。そのため、安価である。しかし、必然的に前記検出電極Ｃ１、Ｃ２は前記熱硬化性樹脂１５３と接触する面、つまり、前記熱硬化性樹脂１５３を加圧成形する際に圧力を受ける面に位置することとなる。【０１０２】
即ち、本実施の形態３の加速度センサＳ３に開示する技術を採用することで、安価な前記熱硬化性樹脂１５３を用いたパッケージングと、十分に検証されている前記導電性ワイヤ１５２を使う場合でも、０点出力の個体差や、経時・環境依存性が少ない高信頼な加速度センサを提供することが出来る。【０１０３】
更に、前記キャビティＣＡの中心（Ｂライン）と前記錘２の回転中心となる前記梁５（Ｃライン）を一致させないことで、前記キャビティＣＡに無駄な空間を作ることなく、前記錘２を前記第３の方向に印加される加速度に比例して前記第２の方向の周りを回転させることが出来る。即ち、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量を前記実施の形態２の加速度センサＳ２並みにする場合には、前記加速度検知部Ｓ３Ｅを小型化することが出来る。若しくは、前記加速度検知部Ｓ３Ｅの大きさを前記実施の形態２の加速度センサＳ２の加速度検知部Ｓ２Ｅ並みした場合には、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の面積を大きく取ることが出来るため、印加される単位加速度当りの容量変化量（ΔＣ）を大きくすることが出来る。結果的に、センサの高感度化に繋がる。【０１０４】
しかし、図９に示すように、前記キャビティＣＡの中心（Ｂライン）から対称的に前記検出電極Ｃ１、Ｃ２を配置し、前記錘２の回転中心（Ｃライン）を前記キャビティＣＡの中心と一致させない場合は、印加される単位加速度当りの前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量変化量（ΔＣ１、ΔＣ２）は異なる値となる。更に、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２は前記錘２と前記貫通電極Ｔ３、Ｔ５とで並行平板を形成しているため、前記錘２の回転角度若しくは前記第３の方向（ｚ方向）への変位量に応じて前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量変化量（ΔＣ１、ΔＣ２）の線形性が悪化する問題が発生する。【０１０５】
図１０は、一つの例として、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の容量を２ｐＦとし、前記錘２と前記貫通電極Ｔ３、Ｔ５とのギャップを２μｍとした場合の前記錘２の前記第３の方向（ｚ方向）の変位量における前記容量変化量（差動検出を行うため、ΔＣ＝ΔＣ１−ΔＣ２）を解析した結果である。実線が前記変位量におけるΔＣを示すものであり、実線を上下に挟む形で図示されている点線が±１１５ｎｍの変位における±０．５％の線形範囲を示すものである。【０１０６】
即ち、本実施の形態３の加速度センサＳ３は、センサ出力における理論的な線形性は悪化するものの、前記キャビティＣＡの中心（Ｂライン）と前記錘５の回転中心（Ｃライン）の距離や、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２の規模、また、前記錘の前記第３の方向における変位量などをうまく調整することで、例えば、車の横滑り防止システム、カメラの触れ補正などで要求される線形性要求は十分に満足することが出来る。結果的に、０点の初期個体差や環境依存性、経時変動を抑制しながらも、センサの小型化・高感度化は勿論、その上、安価な従来のパッケージ技術を適用することも可能となる。【０１０７】
本実施の形態３の加速度センサＳ３の加速度検知部Ｓ３Ｅでは、前記固定部６に前記梁５を設置している。しかし、前記梁５は前記キャビティＣＡの中心部からずれていれば良く、必ずしも前記固定部６に直結している必要はない。例えば、前記固定部６から前記第１の方向にも、前記第２の方向にも、前記第３の方向にも変形しにくい部材を介して連結されていても問題ない。【０１０８】
前記複数のポストを用いれば、前記第１の加速度センサ同様、夫々の前記ポストが前記デバイス層に正しく接続されているかを検査することも出来ることは言うまでもない。【０１０９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。【０１１０】
また、以上の実施形態１〜３では、説明の便宜上、熱硬化樹脂を用いたパッケージング技術を採用した場合を説明したが、加速度検知部が複数の材料で構成されていることから、線膨張係数の違いによる加速度検知部の変形も容易に想定される。そのため、セラミックパッケージや、予めプラスチックを成形し、その中に構成要素を実装するプレモールドパッケージなど、加速度検知部自身の変形や、実装による歪を伴う様々なパッケージ技術においても本発明の概念を適用することが出来る。【０１１１】
そのため、本実施の形態２と３では、主に、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２が前記キャップ層１００側に設置される場合を例に挙げて説明しているが、前記検出電極Ｃ１、Ｃ２が前記支持基板１ａ側に設置される場合でも、本発明の概念を適用することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、自動車、ロボットなどの姿勢検知、カメラのぶれ補正、ナビゲーションの姿勢・方向検知、ゲーム機の姿勢検知用のセンサなどの分野に幅広く利用することができる。特に、移動体での使用や、周辺にエンジンや、モーター、電磁石、マイコンなど発熱源がある場合にその威力を発揮することが期待できる。
【符号の説明】
【０１１３】
Ｓ１  加速度センサ
Ｓ２  加速度センサ
Ｓ３  加速度センサ
１ａ  支持基板
１ｂ  中間絶縁層
１ｃ  デバイス層
２    錘
５    支持梁
６    固定部
Ｃ１  検出電極
Ｃ２  検出電極
Ｃ１Ａ  検出電極の可動側電極
Ｃ２Ａ  検出電極の可動側電極
Ｃ１Ｂ  検出電極の固定側電極
Ｃ２Ｂ  検出電極の固定側電極
ＣＡ  キャビティ
ＣＡ１  キャビティ
ＣＡ２  キャビティ
Ｃ１Ｕ  上側キャビティ
Ｃ２Ｕ  上側キャビティ
Ｃ１Ｄ  下側キャビティ
Ｃ２Ｄ  下側キャビティ
Ｔ１  貫通電極（ポスト）
Ｔ２  貫通電極（ポスト）
Ｔ３  貫通電極（ポスト）
Ｔ４  貫通電極（ポスト）
Ｔ５  貫通電極（ポスト）
Ｔ６  貫通電極（ポスト）
Ｔ７  貫通電極（ポスト）
Ｔ８  貫通電極（ポスト）
Ｅ１  パッド
Ｅ２  パッド
Ｅ３  パッド
Ｅ４  パッド
Ｅ５  パッド
１０１  絶縁膜
５０  ＩＣ
５１  搬送波
５２  ＣＶ変換部
５３  同期検波回路
５４  ＡＤ変換部
１００  キャップ層
１５０  リードフレーム
１５１  接着剤
１５２  ワイヤ
１５３  熱硬化性樹脂
【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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【国際調査報告】
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