(57)【要約】【課題】  容量式半導体加速度センサにおいて、可動電極と固定電極とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極間のスティッキングを極力防止する。【解決手段】  支持基板１５に対して加速度の印加に応じて変位方向Ｙに変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極２４と、支持基板１５に固定支持されるとともに、側面が可動電極２４の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極３２、４２とを備え、加速度印加に応じて可動電極２４が変位したとき、両電極２４、３２、４２の側面間の静電容量の変化に基づいて印加加速度を検出する加速度センサにおいて、可動電極２４と固定電極３２、４２とでは、どちらか一方の電極の幅が他方の電極の幅よりも広くなっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板（１５）と、
前記支持基板（１５）に対して力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極（２４）と、
前記支持基板（１５）に固定支持されるとともに、側面が前記可動電極（２４）の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極（３２、４２）とを備え、
力学量の印加に応じて前記可動電極（２４）が変位したとき、前記可動電極（２４）の側面と前記固定電極（３２、４２）の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出するようになっている容量式半導体力学量センサにおいて、
前記可動電極（２４）と前記固定電極（３２、４２）とでは、どちらか一方の電極の幅が他方の電極の幅よりも広くなっていることを特徴とする容量式半導体力学量センサ。
【請求項２】
前記可動電極（２４）と前記固定電極（３２、４２）とで幅の広い方の電極は、幅の狭い方の電極よりも、０．５μｍ以上幅が広いものであることを特徴とする請求項１に記載の容量式半導体力学量センサ。
【請求項３】
支持基板（１５）と、
前記支持基板（１５）に対して力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極（２４）と、
前記支持基板（１５）に固定支持されるとともに、側面が前記可動電極（２４）の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極（３２、４２）とを備え、
力学量の印加に応じて前記可動電極（２４）が変位したとき、前記可動電極（２４）の側面と前記固定電極（３２、４２）の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出するようになっている容量式半導体力学量センサにおいて、
前記可動電極（２４）の側面および前記固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位において前記両電極（２４、３２、４２）の少なくとも一方の前記側面には、当該側面より突出する付着防止用の突起部（５０）が、前記両電極（２４、３２、４２）の長手方向に沿って配列するように設けられており、
前記可動電極（２４）の側面および前記固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位の長さをＬとし、配列された前記突起部（５０）における隣り合う突起部間の距離をＬａとしたとき、
前記距離Ｌａに対する前記長さＬの比Ｌａ／Ｌが、０．１〜０．９の範囲に設定されていることを特徴とする容量式半導体力学量センサ。
【請求項４】
前記可動電極（２４）の側面および前記固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位において前記両電極（２４、３２、４２）の前記側面に、前記突起部（５０）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の容量式半導体力学量センサ。
【請求項５】
前記可動電極（２４）と前記固定電極（３２、４２）とでは、どちらか一方の電極の幅が他方の電極の幅よりも広くなっていることを特徴とする請求項３または４に記載の容量式半導体力学量センサ。
【請求項６】
前記可動電極（２４）と前記固定電極（３２、４２）とで幅の広い方の電極は、幅の狭い方の電極よりも、０．５μｍ以上幅が広いものであることを特徴とする請求項５に記載の容量式半導体力学量センサ。
【請求項７】
前記長さＬが５００μｍ以下であり、
前記可動電極（２４）および前記固定電極（３２、４２）の幅が２μｍであり、
前記比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．５であることを特徴とする請求項３または４に記載の容量式半導体力学量センサ。
【請求項８】
前記長さＬが５００μｍ以下であり、
前記可動電極（２４）および前記固定電極（３２、４２）の幅が３μｍであり、
前記比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．７であることを特徴とする請求項３または４に記載の容量式半導体力学量センサ。
【請求項９】
前記長さＬが５００μｍ以下であり、
前記可動電極（２４）および前記固定電極（３２、４２）の幅が４μｍであり、
前記比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．９であることを特徴とする請求項３または４に記載の容量式半導体力学量センサ。
【請求項１０】
支持基板（１５）と、
前記支持基板（１５）に対して力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極（２４）と、
前記支持基板（１５）に固定支持されるとともに、側面が前記可動電極（２４）の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極（３２、４２）とを備え、
力学量の印加に応じて前記可動電極（２４）が変位したとき、前記可動電極（２４）の側面と前記固定電極（３２、４２）の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出するようになっている容量式半導体力学量センサにおいて、
前記可動電極（２４）と前記固定電極（３２、４２）とでは、どちらか一方の電極の幅が他方の電極の幅よりも広くなっており、
前記可動電極（２４）の側面および前記固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位において前記両電極（２４、３２、４２）の少なくとも一方の前記側面には、当該側面より突出する付着防止用の突起部（５０）が、前記両電極（２４、３２、４２）の長手方向に沿って配列するように設けられており、
前記可動電極（２４）の側面および前記固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位の長さをＬとし、配列された前記突起部（５０）における隣り合う突起部間の距離をＬａとしたとき、
前記距離Ｌａに対する前記長さＬの比Ｌａ／Ｌが、０．１〜０．９の範囲に設定されていることを特徴とする容量式半導体力学量センサ。
【請求項１１】
前記可動電極（２４）は、櫛歯状に複数本配列されたものであり、
前記固定電極（３２、４２）は、前記可動電極（２４）における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されたものであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の容量式半導体力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体よりなる可動電極と固定電極との間の静電容量変化に基づいて、印加力学量を検出するようにした容量式半導体力学量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の容量式半導体力学量センサは、一般に、支持基板に対して力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極と、支持基板に固定支持されるとともに、側面が可動電極の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極とを備えている。
【０００３】
そして、この容量式半導体力学量センサでは、力学量の印加に応じて可動電極が変位したとき、可動電極の側面と固定電極の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出するようになっている。ここで、力学量とは、加速度や角速度あるいは圧力等である。
【０００４】
このような容量式半導体力学量センサとしては、たとえば、可動電極が櫛歯状に複数本配列されたものであり、固定電極が可動電極における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列された櫛歯構造体を有する加速度センサが提案されている（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−３２６３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような容量式半導体力学量センサにおいては、より小さい力学量を検出しようとする場合に、一つの方法として、梁状の可動電極および固定電極を長くして、これら両電極の対向面積を大きくすることで、初期容量を大きくして感度を高くする方法がある。
【０００６】
しかしながら、この方法の場合、電極長さを大きくするので電極の剛性が弱くなって、電極がたわむことにより、固定電極と可動電極とが接触し離れなくなる現象、いわゆるスティッキングが発生しやすくなる。このようなスティッキングは、センサの動作不良等につながるため、避けなければならない。
【０００７】
今後、さらに、小さい力学量を高い感度で検出可能なセンサが求められており、そのためには、さらに可動電極および固定電極を長くする必要がある。
【０００８】
しかし、そのようにした場合には、さらに可動電極および固定電極がたわみやすくなり、スティッキングが発生しやすくなる。
【０００９】
ここで、可動電極および固定電極を長くしようとする場合に、単純には、これら両電極の幅を広げることにより、電極の剛性を増すことが考えられる。
【００１０】
しかし、可動電極と固定電極の両方の電極の幅を広くすることは、センサを構成する基板のサイズ、つまりチップ面積を増大させることにつながってしまい、好ましくない。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、容量式半導体力学量センサにおいて、可動電極と固定電極とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極間のスティッキングを極力防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、支持基板（１５）と、支持基板（１５）に対して力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極（２４）と、支持基板（１５）に固定支持されるとともに、側面が可動電極（２４）の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極（３２、４２）とを備え、力学量の印加に応じて可動電極（２４）が変位したとき、可動電極（２４）の側面と固定電極（３２、４２）の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出するようになっている容量式半導体力学量センサにおいて、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とでは、どちらか一方の電極の幅が他方の電極の幅よりも広くなっていることを特徴としている。
【００１３】
それによれば、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とで、幅の広い方の電極は、剛性を増すことができるため、たわみにくくすることができる。その結果、従来に比べて、可動電極（２４）と固定電極３２、４２との間のスティッキングを抑制することができる。
【００１４】
また、可動電極と固定電極との両方の幅を広くする場合に比べて、本発明では、どちらか一方の電極の幅を広くすればよいため、センサを構成する基板のサイズの増大を極力抑制することができる。
【００１５】
よって、本発明によれば、容量式半導体力学量センサにおいて、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極（２４、３２、４２）間のスティッキングを極力防止することができる。
【００１６】
ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の容量式半導体力学量センサにおいて、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とで幅の広い方の電極は、幅の狭い方の電極よりも、０．５μｍ以上幅が広いものにすることが好ましい。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、支持基板（１５）と、支持基板（１５）に対して力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極（２４）と、支持基板（１５）に固定支持されるとともに、側面が可動電極（２４）の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極（３２、４２）とを備え、力学量の印加に応じて可動電極（２４）が変位したとき、可動電極（２４）の側面と固定電極（３２、４２）の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出するようになっている容量式半導体力学量センサにおいて、次のような特徴点を有する。
【００１８】
・可動電極（２４）の側面および固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位において両電極（２４、３２、４２）の少なくとも一方の側面には、当該側面より突出する付着防止用の突起部（５０）が、両電極（２４、３２、４２）の長手方向に沿って配列するように設けられていること。
【００１９】
・可動電極（２４）の側面および固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位の長さをＬとし、配列された突起部（５０）における隣り合う突起部間の距離をＬａとしたとき、距離Ｌａに対する長さＬの比Ｌａ／Ｌが、０．１〜０．９の範囲に設定されていること。本発明はこれらの点を特徴としている。
【００２０】
それによれば、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とが接触した場合には、突起部（５０）の先端部にて両電極（２４、３２、４２）が接触することになるため、その接触面積を小さいものにできる。そのため、両電極（２４、３２、４２）間でスティッキングが発生しにくくなる。
【００２１】
さらに、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とが突起部（５０）にて接触した場合に、突起部（５０）の間に位置する両電極（２４、３２、４２）がたわもうとするが、上記比Ｌａ／Ｌを０．１〜０．９の範囲に設定することにより、突起部（５０）の間での両電極（２４、３２、４２）のたわみ量を小さいものにすることができ、突起部（５０）の間における両電極（２４、３２、４２）間のたわみによる接触を防止することができる。
【００２２】
よって、本発明によれば、容量式半導体力学量センサにおいて、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極（２４、３２、４２）間のスティッキングを極力防止することができる。
【００２３】
ここで、請求項４に記載の発明のように、請求項３に記載の容量式半導体力学量センサにおいては、可動電極（２４）の側面および固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位において両電極（２４、３２、４２）の側面に、突起部（５０）が設けられているものにすることができる。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明では、請求項３または請求項４に記載の容量式半導体力学量センサにおいて、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とでは、どちらか一方の電極の幅が他方の電極の幅よりも広くなっていることを特徴としている。
【００２５】
それによれば、上記請求項３または上記請求項４に記載の容量式半導体力学量センサにおいて、さらに、上記請求項１に記載の発明の効果を発揮させることが可能となる。
【００２６】
そして、この場合にも、請求項６に記載の発明のように、可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とで幅の広い方の電極は、幅の狭い方の電極よりも、０．５μｍ以上幅が広いものであることが好ましい。
【００２７】
また、請求項７に記載の発明のように、請求項３または請求項４に記載の容量式半導体力学量センサにおいては、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極（２４）および固定電極（３２、４２）の幅が２μｍである場合には、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．５であるものにできる。
【００２８】
また、請求項８に記載の発明のように、請求項３または請求項４に記載の容量式半導体力学量センサにおいては、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極（２４）および固定電極（３２、４２）の幅が３μｍである場合には、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．７であるものにできる。
【００２９】
また、請求項９に記載の発明のように、請求項３または請求項４に記載の容量式半導体力学量センサにおいては、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極（２４）および固定電極（３２、４２）の幅が４μｍである場合には、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．９であるものにできる。
【００３０】
なお、これら請求項７〜請求項９の発明において、可動電極（２４）および前記固定電極（３２、４２）の幅は、製造上の公差等から±１０％程度の誤差を含むものである。
【００３１】
たとえば、上記幅が２μｍであるということは、当該幅が１．８μｍ〜２．２μｍである場合も含むものである。
【００３２】
請求項１０に記載の発明では、支持基板（１５）と、支持基板（１５）に対して力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極（２４）と、支持基板（１５）に固定支持されるとともに、側面が可動電極（２４）の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極（３２、４２）とを備え、力学量の印加に応じて可動電極（２４）が変位したとき、可動電極（２４）の側面と固定電極（３２、４２）の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出するようになっている容量式半導体力学量センサにおいて、次のような特徴点を有する。
【００３３】
・可動電極（２４）と固定電極（３２、４２）とでは、どちらか一方の電極の幅が他方の電極の幅よりも広くなっていること。
【００３４】
・可動電極（２４）の側面および固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位において両電極（２４、３２、４２）の少なくとも一方の側面には、当該側面より突出する付着防止用の突起部（５０）が、両電極（２４、３２、４２）の長手方向に沿って配列するように設けられていること。
【００３５】
・可動電極（２４）の側面および固定電極（３２、４２）の側面とが対向する部位の長さをＬとし、配列された突起部（５０）における隣り合う突起部間の距離をＬａとしたとき、距離Ｌａに対する長さＬの比Ｌａ／Ｌが、０．１〜０．９の範囲に設定されていること。本発明はこれらの点を特徴としている。
【００３６】
それによれば、上記請求項５に記載の発明と同様の作用効果を奏する容量式半導体力学量センサが提供される。
【００３７】
ここで、請求項１１に記載の発明では、請求項１〜請求項１０に記載の容量式半導体力学量センサにおいて、可動電極（２４）は、櫛歯状に複数本配列されたものであり、固定電極（３２、４２）は、可動電極（２４）における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されたものであることを特徴としている。
【００３８】
上記各手段における可動電極（２４）や固定電極（３２、４２）としては、このような櫛歯形状のものにできる。
【００３９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付して、説明の簡略化を図ることとする。
【００４１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る容量式半導体力学量センサとしての差動容量式加速度センサＳ１の概略平面図であり、図２は本センサＳ１の図１中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【００４２】
この加速度センサＳ１は、例えば、エアバッグ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサやジャイロセンサ等に適用できる。
【００４３】
［センサの構成等］
加速度センサＳ１は、半導体基板１０に周知のマイクロマシン加工を施すことにより形成される。
【００４４】
加速度センサＳ１を構成する半導体基板１０は、図２に示すように、第１のシリコン基板１１と第２のシリコン基板１２との間に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板１０である。
【００４５】
ここにおいて、本実施形態では、ＳＯＩ基板１０のうち第１のシリコン基板１１および酸化膜１３が支持基板１５として構成されている。
【００４６】
第２のシリコン基板（ＳＯＩ層）１２には、溝１４を形成することにより、梁構造体２０、３０、４０が形成されている。この梁構造体２０〜４０は、本例では櫛歯形状を有するもので、基部１５に対して可動に連結された可動部２０と、基部１５に固定された固定部３０、４０とからなる。
【００４７】
また、図２に示すように、可動部２０、および、固定部３０、４０における櫛歯部分は、第２のシリコン基板１２における酸化膜１３側の部分が除去されており、酸化膜１３の上に浮いた形となっている。
【００４８】
ここで、本変形例では、また、可動部２０と固定部３０、４０における櫛歯部分の形成領域に対応した部位において、その直下に位置する部分の支持基板１５すなわち酸化膜１３および第１のシリコン基板１１が除去されている。そして、支持基板１５における当該除去部分には開口部１６が形成されている。
【００４９】
このようなセンサＳ１は、次のように製造される。ＳＯＩ基板１０の第２のシリコン基板１２にフォトリソグラフ技術を用いて梁構造体に対応した形状のマスクを形成した後、ＣＦ４やＳＦ６等のガスを用いてドライエッチング等にてトレンチエッチングを行い溝１４を形成する。これによって、梁構造体２０〜４０を一括して形成する。
【００５０】
続いて、ＳＯＩ基板１０の裏面すなわち第１のシリコン基板１１側から、上記開口部１６に対応した部位を、ＫＯＨ等を用いた異方性エッチングやフッ酸等を用いたエッチング等を用いてエッチングする。なお、ＣＦ4やＣＨＦ3等のガスによるドライエッチングを用いてもよい。それにより、開口部１６を形成することができる。
【００５１】
このような加速度センサＳ１においては、図１に示されるように、可動部２０は、ＳＯＩ基板１０の中央部を横断するように配置されている。
【００５２】
可動部２０は、錘部２１と、この錘部２１の両端に設けられたバネ部２２とを備えている。そして、錘部２１の両端のバネ部２２がアンカー部２３ａおよび２３ｂに一体に連結されている。
【００５３】
ここで、アンカー部２３ａ、２３ｂは、酸化膜１３すなわち支持基板１５に支持されている部分である。つまり、可動部２０は、酸化膜１３に固定されたアンカー部２３ａおよび２３ｂの間において、錘部２１およびバネ部２２が、酸化膜１３上に懸架された形となっている。
【００５４】
また、バネ部２２は、平行な２本の梁２２ａ、２２ｂがその両端で連結された矩形枠状をなしており、これら２本の梁２２ａ、２２ｂの長手方向と直交する方向に弾性的に変位するバネ機能を有する。
【００５５】
具体的には、バネ部２２は、図１中の矢印Ｙ方向の成分を含む加速度を受けたときに錘部２１を矢印Ｙ方向へ変位させるとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。
【００５６】
言い換えれば、バネ部２２は、矢印Ｙ方向に沿って対向する一対の対向部として２本の梁２２ａ、２２ｂを有するとともに、これら２本の梁２２ａ、２２ｂの間隔が広くなったり狭くなったりするように弾性変形するものである。
【００５７】
よって、可動部２０は、支持基板１５に支持されるとともに、加速度の印加に応じて、バネ部２２の変位方向すなわち上記矢印Ｙ方向へ変位可能となっている。以下、矢印Ｙ方向を変位方向Ｙと言うこととする。
【００５８】
また、可動部２０は、変位方向Ｙと直交した方向に沿って、錘部２１の両側面から互いに反対方向へ延びる梁形状をなす複数個の可動電極２４を備えている。図１では、可動電極２４は、錘部２１の左側および右側に各々４個ずつ突出して形成され、各可動電極２４は断面矩形の梁状に形成されている。
【００５９】
なお、可動電極と固定電極の数は、図示例では、錘部２１の左側および右側に各々４個ずつであるが、その本数は、検出レンジにより決められ、任意の数とすることができる。
【００６０】
このように、各可動電極２４は、可動部２０の一部としてバネ部２２および錘部２１と一体的に形成されることにより、支持基板１５に支持された形となっている。そして、可動電極２４は、錘部２１とともに変位方向Ｙに変位可能となっている。
【００６１】
また、固定部３０、４０は、可動部２０の錘部２１を挟んで両側に設けられており、図１中の左側に位置する第１の固定部３０と、図１中の右側に位置する第２の固定部４０とよりなる。これら両固定部３０、４０は互いに電気的に独立している。
【００６２】
各固定部３０、４０は、酸化膜１３に固定されて第１のシリコン基板１１に支持された配線部３１および４１と、可動電極２４の側面と所定の検出間隔を存して平行した状態で対向配置された複数個（図示例では４個ずつ）の固定電極３２および４２とを有した構成となっている。
【００６３】
ここで、第１の固定部３０側の固定電極３２を第１の固定電極３２、第２の固定部４０側の固定電極４２を第２の固定電極４２とする。
【００６４】
これら第１の固定電極３２および第２の固定電極４２は、可動電極２４に対して略平行に延びる断面矩形の梁状に形成されている。そして、各固定電極３２、４２は、各配線部３１、４１に片持ち状に支持され、酸化膜１３から浮いた状態となっている。
【００６５】
このように、本実施形態では、可動動電極２４は、変位方向Ｙと直交する方向へ沿って延びる櫛歯形状をなすように複数本が配列されたものであり、固定電極３２、４２は、可動電極２４における櫛歯の隙間に噛み合うように複数本が櫛歯状に配列されたものとなっている。
【００６６】
ここにおいて、本実施形態では、図１、図２に示されるように、可動電極２４と固定電極３２、４２とでは、固定電極３２、４２の幅Ｗ２の方が可動電極２４の幅Ｗ１よりも広くなっている。
【００６７】
具体的には、幅の広い方の固定電極３２、４２の幅Ｗ２は、幅の狭い方の可動電極２４の幅Ｗ１よりも、０．５μｍ以上大きいものとすることが好ましい。また、幅の広い方の固定電極３２、４２の幅Ｗ２は、幅の狭い方の可動電極２４の幅Ｗ１の２倍以下の範囲で大きいものであることが好ましい。
【００６８】
また、各固定部３０、４０の各配線部３１、４１上の所定位置には、それぞれワイヤボンディング用の固定電極パッド３１ａ、４１ａが形成されている。
【００６９】
また、一方のアンカー部２３ｂと一体に連結された状態で、可動電極用配線部２５が形成されており、この配線部２５上の所定位置には、ワイヤボンディング用の可動電極パッド２５ａが形成されている。
【００７０】
また、梁構造体２０〜４０以外の第２のシリコン基板１２の電位をとるため、電極パッド１００ａが形成されている。上記した各電極パッド２５ａ、３１ａ、４１ａ、１００ａは、例えばアルミニウム等により形成されている。
【００７１】
また、本加速度センサＳ１は、例えば第１のシリコン基板１１の裏面すなわち酸化膜１３とは反対側の面側において接着剤等を介して図示しないパッケージに固定されている。このパッケージには、後述する検出回路１００（図３参照）を有する回路手段が収納されている。
【００７２】
そして、この回路手段と上記の各電極パッド２５ａ、３１ａ、４１ａ、１００ａとは、金もしくはアルミニウムのワイヤボンディング等により形成されたワイヤ（図示せず）により電気的に接続される。
【００７３】
［検出動作］
このような基本構成、すなわち可動部２０および固定部３０、４０を有する構成を備えた加速度センサＳ１においては、次のようにして加速度の検出がなされる。
【００７４】
上記構成において、第１の固定電極３２と可動電極２４との電極間隔に第１の容量ＣＳ１、第２の固定電極４２と可動電極２４との電極間隔に第２の容量ＣＳ２が形成されている。
【００７５】
そして、加速度を受けると、バネ部２２のバネ機能により、可動部２０全体が一体的に変位方向Ｙへ変位し、可動電極２４の変位に応じて上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。そして、上記検出回路１００は、可動電極２４と固定電極３２、４２とによる差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づいて加速度を検出する。
【００７６】
図３に、本加速度センサＳ１の検出回路図を示す。検出回路１００において、１１０はスイッチドキャパシタ回路（ＳＣ回路）であり、このＳＣ回路１１０は、容量がＣｆであるコンデンサ１１１、スイッチ１１２及び差動増幅回路１１３を備え、入力された容量差（ＣＳ１−ＣＳ２）を電圧に変換するものである。
【００７７】
そして、本加速度センサＳ１においては、例えば、固定電極パッド３１ａから振幅Ｖｃｃの搬送波１、固定電極パッド４１ａから搬送波１と位相が１８０°ずれた搬送波２を入力し、ＳＣ回路１１０のスイッチ１１２を所定のタイミングで開閉する。そして、印加加速度は、下記の数式１に示す様に、電圧値Ｖ０として出力される。
【００７８】
（数１）
Ｖ０＝（ＣＳ１  −ＣＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆ
このようにして、本加速度センサＳ１における加速度の検出がなされる。
【００７９】
［特徴点等］
ところで、図１、図２に示される加速度センサＳ１によれば、支持基板１５に、梁状の可動電極２４と、側面が可動電極２４の側面と対向して配置された固定電極３２、４２とを備え、加速度の印加に応じて可動電極２４が変位したとき、両電極２４と３２および４２の側面間の静電容量の変化に基づいて印加加速度を検出するようになっている加速度センサにおいて、可動電極２４と固定電極３２、４２とでは、固定電極３２、４２の幅Ｗ２の方が可動電極２４の幅Ｗ１よりも広くなっていることを主たる特徴とする加速度センサＳ１が提供される。
【００８０】
それによれば、可動電極２４と固定電極３２、４２のうち、幅Ｗ２の広い方の固定電極３２、４２は、剛性を増すことができるため、たわみにくくすることができる。その結果、従来に比べて、可動電極２４と固定電極３２、４２との間のスティッキングを抑制することができる。
【００８１】
また、可動電極と固定電極との両方の幅を広くする場合に比べて、本加速度センサＳ１では、固定電極３２、４２の幅Ｗ２を広くすればよいため、センサＳ１を構成する基板１０のサイズの増大を極力抑制することができる。
【００８２】
よって、本加速度センサＳ１によれば、可動電極２４と固定電極３２、４２とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極２４、３２、４２間のスティッキングを極力防止することができる。
【００８３】
また、上述したが、本加速度センサＳ１においては、幅の広い方の固定電極３２、４２の幅Ｗ２は、幅の狭い方の可動電極２４の幅Ｗ１よりも、０．５μｍ以上大きいものとすることが好ましい。
【００８４】
これは、梁状の電極において、たわみ量は電極の幅の３乗に比例することを根拠とするものである。つまり、固定電極３２、４２の方を可動電極２４よりも０．５μｍ程度幅広のものとすれば、固定電極３２、４２のたわみ量を可動電極２４に対して大幅に小さくすることができる。
【００８５】
また、上述したが、幅の広い方の固定電極３２、４２の幅Ｗ２は、幅の狭い方の可動電極２４の幅Ｗ１の２倍以下の範囲で大きいものであることが好ましい。これは、固定電極３２、４２の幅Ｗ２を大きくし過ぎると、基板１０のサイズの増大が顕著になることから、この程度としたものである。
【００８６】
たとえば、従来では、可動電極２４の幅Ｗ１および固定電極３２、４２の幅Ｗ２は、ともに４μｍ程度としていたのに対し、本加速度センサＳ１では、可動電極２４の幅Ｗ１を４μｍとした場合、固定電極３２、４２の幅Ｗ２を４．５μｍ以上８μｍ以下程度と大きくすることができる。
【００８７】
［変形例］
図４は、本実施形態の変形例としての差動容量式加速度センサＳ１’の概略平面構成を示す図である。
【００８８】
上記図１、図２に示される加速度センサＳ１では、可動電極２４と固定電極３２、４２とでは、固定電極３２、４２の幅Ｗ２の方が可動電極２４の幅Ｗ１よりも広くなっている。
【００８９】
それに対して、本変形例では、図４に示されるように、可動電極２４と固定電極３２、４２とでは、可動電極２４の幅Ｗ１の方が固定電極３２、４２の幅Ｗ２よりも広くなっている。
【００９０】
つまり、本変形例では、支持基板１５に、梁状の可動電極２４と、側面が可動電極２４の側面と対向して配置された固定電極３２、４２とを備え、加速度の印加に応じて可動電極２４が変位したとき、両電極２４と３２および４２の側面間の静電容量の変化に基づいて印加加速度を検出するようになっている加速度センサにおいて、可動電極２４と固定電極３２、４２とでは、可動電極２４の幅Ｗ１の方が固定電極３２、４２の幅Ｗ２よりも広くなっていることを主たる特徴とする加速度センサＳ１’が提供される。
【００９１】
それによれば、可動電極２４と固定電極３２、４２のうち、幅Ｗ１の広い方の可動電極２４は、剛性を増すことができるため、たわみにくくすることができる。
【００９２】
また、可動電極と固定電極との両方の幅を広くする場合に比べて、本加速度センサＳ１’では、可動電極２４の幅Ｗ１を広くすればよいため、センサＳ１’を構成する基板１０のサイズの増大を極力抑制することができる。
【００９３】
よって、本変形例の加速度センサＳ１’によっても、可動電極２４と固定電極３２、４２とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極２４、３２、４２間のスティッキングを極力防止することができる。
【００９４】
また、本変形例の加速度センサＳ１においては、幅の広い方の可動電極２４の幅Ｗ１は、幅の狭い方の固定電極３２、４２の幅Ｗ２よりも、０．５μｍ以上大きいものとすることが好ましい。
【００９５】
そして、幅の広い方の可動電極２４の幅Ｗ１は、幅の狭い方の固定電極３２、４２の幅Ｗ２の２倍以下の範囲で大きいものであることが好ましい。これら本変形例における好ましい形態の根拠は、上述したものと同様である。
【００９６】
たとえば、本変形例の加速度センサＳ１’では、固定電極３２、４２の幅Ｗ２を４μｍとした場合、可動電極２４の幅Ｗ１を４．５μｍ以上８μｍ以下程度と大きくすることができる。
【００９７】
さらに、本変形例では、可動電極２４の幅Ｗ１の方を固定電極３２、４２の幅Ｗ２よりも広くしているため、可動電極２４の重量を大きくする、すなわち可動部２０の重量を大きくすることができる。このことは、感度の向上につながる。
【００９８】
以上述べてきたように、本実施形態では、支持基板１５と、支持基板１５に対して加速度の印加に応じて変位方向Ｙに変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極２４と、支持基板１５に固定支持されるとともに側面が可動電極２４の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極３２、４２とを備え、加速度の印加に応じて可動電極２４が変位したとき、可動電極２４の側面と固定電極３２、４２の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加加速度を検出するようになっている加速度センサにおいて、可動電極２４と固定電極３２、４２とでは、どちらか一方の電極の幅が他方の電極の幅よりも広くなっていることを特徴とする加速度センサが提供される。
【００９９】
それにより、可動電極２４と固定電極３２、４２とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極２４、３２、４２間のスティッキングを極力防止することができる。
【０１００】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る容量式半導体力学量センサとしての差動容量式加速度センサＳ２の概略平面図であり、図６は本センサＳ２の図１中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【０１０１】
また、図７は、本センサＳ２における可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位を、拡大して示す平面図である。
【０１０２】
この加速度センサＳ２も、例えば、エアバッグ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサやジャイロセンサ等に適用できる。
【０１０３】
本加速度センサＳ２は、センサの構成や製造方法および検出動作については、上記第１実施形態における［センサの構成等］や［検出動作］にて述べたものと同様である。
【０１０４】
ただし、上記第１実施形態とは異なり、この図５、図６に示される加速度センサＳ２では、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅については、従来のものと同様である。以下、上記第１実施形態と相違する点すなわち本実施形態独自の特徴点を中心に述べることとする。
【０１０５】
［特徴点］
図５、図６、図７に示される本第２実施形態の加速度センサＳ２では、支持基板１５と、支持基板１５に対して加速度の印加に応じて変位方向Ｙに変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極２４と、支持基板１５に固定支持されるとともに、側面が可動電極２４の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極３２、４２とを備え、加速度の印加に応じて可動電極２４が変位したとき、可動電極２４の側面と固定電極３２、４２の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加加速度を検出するようになっている加速度センサにおいて、次のような点を特徴としている。
【０１０６】
・可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位において固定電極３２、４２の側面には、当該側面より突出する付着防止用の突起部５０が、両電極２４、３２、４２の長手方向に沿って配列するように設けられていること。
【０１０７】
・可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位の長さをＬとし、配列された突起部５０における隣り合う突起部間の距離をＬａとしたとき、距離Ｌａに対する長さＬの比Ｌａ／Ｌが、０．１〜０．９の範囲に設定されていること（図７参照）。
【０１０８】
このような特徴点を有する本加速度センサＳ２によれば、可動電極２４と固定電極３２、４２とが接触した場合には、突起部５０の先端部にて両電極２４、３２、４２が接触することになるため、その接触面積を小さいものにできる。そのため、両電極２４、３２、４２間でスティッキングが発生しにくくなる。
【０１０９】
さらに、可動電極２４と固定電極３２、４２とが突起部５０にて接触した場合に、突起部５０の間に位置する両電極２４、３２、４２がたわもうとする。このたわみの様子は、図７に示されている。
【０１１０】
このとき、上記比Ｌａ／Ｌを０．１〜０．９の範囲に設定することにより、突起部５０の間での両電極２４、３２、４２のたわみ量を小さいものにでき、突起部５０の間における両電極２４、３２、４２間のたわみによる接触を防止することができる。このことについて、より具体的に説明する。
【０１１１】
本実施形態では、固定電極３２、４２と可動電極２４とが接触する場合は突起部５０で接触する。このため、突起部５０の高さｄ２（図７参照）が接触時の電極間ギャップに相当する。
【０１１２】
ここで、接触した突起部５０の間において可動電極２４と固定電極３２、４２との両方がたわむ。たとえば、突起部５０の間において、可動電極２４、固定電極３２、４２が、それぞれ、突起部５０の高さｄ２の１／２の分たわんだとき、これら両電極２４、３２、４２が接触する。そのため、たわみ量は突起部５０の高さｄ２の１／２以下に抑制する必要がある。
【０１１３】
この電極２４、３２、４２のたわみ量は、数式で表すと次の数式２に示されるようになる。当該たわみ量、電極間の静電引力を電圧ｘの関数として、それぞれσ１（ｘ）、Ｆｅ（ｘ）とする。また、Ｌａは、上述したように、配列された突起部５０における隣り合う突起部間の距離とし、電極のヤング率、断面２次モーメントをそれぞれ、Ｅ、Ｉとする。
【０１１４】
（数２）
σ１（ｘ）＝｛Ｆｅ（ｘ）・Ｌａ3｝／（４８・Ｅ・Ｉ）
つまり、この数式２からわかるように、突起部５０の配置により電極のみかけ上長さ（つまり、上記距離Ｌａ）を短くすることにより、たわみ量を抑制することができる。このように、距離Ｌａを短くすることは、突起部５０の数を増やすことになる。
【０１１５】
しかしながら、突起部５０の数を増やせば、たわみ量は少なくなるが、やたらと増やせば良いものではない。突起部５０の数が増えると、両電極２４、３２、４２の接触次における接触面積が増大し、スティッキング抑制効果が小さくなってしまう。
【０１１６】
また、突起部５０の数が多くなりすぎると、可動電極２４と固定電極３２、４２との検出間隔が、両電極の側面同士の間隔ではなく、突起部５０に左右されてしまい、設計値とは異なってくる場合も生じる。
【０１１７】
そのため、突起部５０の数は必要最小限にする必要がある。たとえば、上述したように、突起部５０間の電極のたわみによる接触を防止するために、突起部５０は、たわみ量が突起部５０の高さｄ２の１／２以下となる程度の数は最小限、必要である。
【０１１８】
また、突起部５０の数の上限については、おおよそ１０個程度までは、上記した不具合の影響が小さいため、１０個とした。このことは、上記比Ｌａ／Ｌが０．１以上であることに相当する。
【０１１９】
そして、本発明者は、上記比Ｌａ／Ｌとたわみ量との関係について調査を行った。その結果を図８、図９、図１０に示す。
【０１２０】
図８は、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が２μｍの場合であり、図９は、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が３μｍの場合であり、図１０は、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が４μｍの場合である。
【０１２１】
そして、これら図８〜図１０では、可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位の長さＬは、１８０μｍ、３５０μｍ、５００μｍと変えた場合について、それぞれ上記比Ｌａ／Ｌを変えたときのたわみ量について調べた。なお、たわみ量は、突起部５０間の電極のたわみ量、すなわち距離Ｌａの間における電極のたわみ量である。
【０１２２】
そして、各図８〜図１０において、上述したように、比Ｌａ／Ｌの上限は、たわみ量が突起部５０の高さｄ２の１／２以下となるときの値から決めた。ここでは、突起部５０の高さｄ２を０．５μｍとしており、その１／２は０．２５μｍである。また、比Ｌａ／Ｌの下限は０．１以上とした。
【０１２３】
このように決めることにより、突起部５０の数が多くなりすぎることによる不具合を防止しつつ、突起部５０の間での両電極２４、３２、４２のたわみ量を小さいものにでき、当該たわみによる接触を適切に防止することができる。
【０１２４】
これら図８〜図１０に示される結果から、突起部５０の間における両電極２４、３２、４２間のたわみによる接触を適切に防止するためには、次のようなことが言える。
【０１２５】
図８に示される結果から、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が２μｍである場合には、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．５であることが好ましい。
【０１２６】
図９に示される結果から、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が３μｍである場合には、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．７であることが好ましい。
【０１２７】
図１０に示される結果から、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が４μｍである場合には、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．９であることが好ましい。
【０１２８】
また、各図８〜図１０に示されるように、長さＬが１８０μｍと短い場合には、たわみ量が小さいため、比Ｌａ／Ｌ＝１であっても十分である。つまり、突起部５０は、電極の両端に１個ずつで計２個あれば十分である。
【０１２９】
なお、これら図８〜図１０において、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅は、製造上の公差等から±１０％程度の誤差を含むものである。たとえば、図８において、上記電極の幅が２μｍであるが、当該幅が１．８μｍ〜２．２μｍである場合ならば同様の結果となる。
【０１３０】
そして、これら図８〜図１０に示されるように、比Ｌａ／Ｌの最適な値は、長さＬや電極２４、３２、４２の幅などによって異なってくるが、比Ｌａ／Ｌが０．１以上０．９以下であれば、適切にたわみ量を抑制し、スティッキングを防止することができる。
【０１３１】
また、本加速度センサＳ１では、突起部５０を設けることと、その突起部５０の配置形態を比Ｌａ／Ｌによって規定するだけで、スティッキング防止がなされるものであり、特に、基板１０のサイズの増大を招くことはない。
【０１３２】
このように、図５〜図７に示される加速度センサＳ２によれば、可動電極２４と固定電極３２、４２とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極２４、３２、４２間のスティッキングを極力防止することができる。
【０１３３】
［変形例］
図１１は、本第２実施形態の変形例としての差動容量式加速度センサＳ２’の概略平面構成を示す図である。また、図１２は、本センサＳ２’における可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位を、拡大して示す平面図である。
【０１３４】
上記図５〜図７に示される加速度センサＳ２では、可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位において固定電極３２、４２の側面に、突起部５０が設けられていた。
【０１３５】
本変形例の加速度センサＳ２’では、可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位において可動電極２４の側面と可動電極３２、４２の側面との両方に、当該側面より突出する付着防止用の突起部５０が、両電極２４、３２、４２の長手方向に沿って配列するように設けられている。
【０１３６】
この場合も、上記比Ｌａ／Ｌが、０．１〜０．９の範囲に設定されている。それにより、上記図５〜図７に示される加速度センサＳ２と同様の作用効果を奏する加速度センサＳ２’が提供される。
【０１３７】
また、本変形例の加速度センサＳ２’においても、電極幅２μｍ、３μｍ、４μｍの各場合について比Ｌａ／Ｌとたわみ量との関係について検討した結果については、上記した図８〜図１０に示される結果と同様の結果が得られる。
【０１３８】
さらに、図示しないが、可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位において可動電極２４の側面にのみ、突起部５０を設け、且つ上記比Ｌａ／Ｌを０．１〜０．９の範囲に設定するようにしてもよい。
【０１３９】
この場合にも、可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位において固定電極３２、４２の側面に、突起部５０を設けた構成のものと、同様の作用効果を発揮させることができる。
【０１４０】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、容量式半導体力学量センサとしての差動容量式加速度センサにおいて、可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位において両電極２４、３２、４２の少なくとも一方の側面に、突起部５０が、両電極２４、３２、４２の長手方向に沿って配列するように設けられており、且つ、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．９の範囲に設定されていることを主たる特徴とする加速度センサが提供される。
【０１４１】
それにより、可動電極２４と固定電極３２、４２とを長くして感度を上げようとした場合に、体格の増大を極力抑えつつ、これら両電極２４、３２、４２間のスティッキングを極力防止することができる。
【０１４２】
（第３実施形態）
ここで、上記第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた形態を採用してもよい。本発明の第３実施形態は、そのような容量式半導体力学量センサを提供するものであり、本実施形態独自の特徴点を中心に述べる。
【０１４３】
図１３は、本発明の第３実施形態に係る容量式半導体力学量センサとしての差動容量式加速度センサＳ３の概略平面図である。
【０１４４】
本実施形態の加速度センサＳ３も、支持基板１５と、支持基板１５に対して加速度の印加に応じて変位方向Ｙに変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極２４と、支持基板１５に固定支持されるとともに、側面が可動電極２４の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極３２、４２とを備えている。
【０１４５】
そして、力学量の印加に応じて可動電極２４が変位したとき、可動電極２４の側面と固定電極３２、４２の側面との間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出するようになっている。
【０１４６】
ここで、本実施形態の加速度センサＳ３においては、可動電極２４と固定電極３２、４２とでは、どちらか一方の電極の幅を他方の電極の幅よりも広くする。
【０１４７】
図１３に示される例では、固定電極３２、４２の幅Ｗ２の方が可動電極２４の幅Ｗ１よりも大きくなっている。もちろん、図１３とは逆に、可動電極２４の幅Ｗ１の方が固定電極３２、４２の幅Ｗ２よりも大きくなっているものであってもよい。
【０１４８】
さらに、本実施形態では、可動電極２４の側面および固定電極３２、４２の側面とが対向する部位において両電極２４、３２、４２の少なくとも一方の側面に、突起部５０を、両電極２４、３２、４２の長手方向に沿って配列するように設ける。
【０１４９】
図１３に示される例では、固定電極３２、４２側に突起部５０が設けられている。もちろん、図１３とは逆に、可動電極２４側に突起部５０を設けてもよいし、可動電極２４と固定電極３２、４２との両方に、突起部５０を設けた構成としてもよい。
【０１５０】
且つ、本実施形態では、上記比Ｌａ／Ｌが、０．１〜０．９の範囲に設定されている。このような本実施形態の加速度センサＳ３によれば、上記第１実施形態の作用効果および第２実施形態の作用効果と同様の作用効果を奏する加速度センサＳ３を提供することができる。
【０１５１】
また、本実施形態においても、幅の広い方の電極の幅を幅の狭い方の電極の幅よりも０．５μｍ以上大きいものとすること、幅の広い方の電極の幅を幅の狭い方の電極の幅の２倍以下の範囲で大きいものとすることが好ましい。
【０１５２】
また、本実施形態においても、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が２μｍである場合、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．５であることが好ましい。
【０１５３】
また、本実施形態においても、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が３μｍである場合、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．７であることが好ましい。
【０１５４】
また、本実施形態においても、長さＬが５００μｍ以下であり、可動電極２４および固定電極３２、４２の幅が４μｍである場合、比Ｌａ／Ｌが０．１〜０．９であることが好ましい。
【０１５５】
さらに、本実施形態において、上記第１および第２実施形態にて述べられた、その他の具体例や変形例、好ましい形態等を採用できることはもちろんであり、その効果も同様である。
【０１５６】
（第４実施形態）
上述したように、上記各実施形態の加速度センサにおいては、加速度が加わると、バネ部２２が変位し、可動電極２４と固定電極３２、４２間の容量が変化し、発生した容量変化を例えば、スイッチドキャパシタ回路（ＳＣ回路）により電圧変換することで、加速度を検出するようにしている（上記図３参照）。
【０１５７】
ここで、加速度センサは、加速度検出時において、可動電極２４と固定電極３２、４２間に或る一定の電圧（実作動電圧と呼ぶ）が印加されている。この実作動電圧は、上記図３においては、Ｖｃｃ／２である。
【０１５８】
一方、このような加速度センサにおいては、リリース電圧が検査によって求められている。このリリース電圧とは、検査時において可動電極２４と固定電極３２、４２とが接触した後に双方の電極が離れる電圧である。
【０１５９】
リリース電圧の具体的な検査方法を、図１４、図１５を参照して述べる。図１４は、可動電極２４と固定電極３２、４２との間の変位の様子を示す図であり、ここでは、固定電極３２、４２に突起部５０が設けられた例を示している。
【０１６０】
図１４に示されるように、初期電極間隔をｄ０、変位後の電極間隔をｄ、突起部５０の高さ（突出量）をｄ２とする。また、対向する両電極２４と３２、４２との対向部の面積すなわち電極間面積をＡとする。
【０１６１】
また、図１５は、リリース電圧を求める検査工程における可動電極２４と固定電極３２、４２間に印加する印加電圧（電極間印加電圧）と電極間隔との関係を示す図である。ここで、電極間隔は、図１４に示されるように、初期電極間隔ｄ０から、突起部５０にて接触した状態の間隔ｄ２すなわち突起部５０の高さｄ２までの間で変化する。
【０１６２】
図１５に示されるように、可動電極２４と固定電極３２、４２間の印加電圧を大きくしていくと、次第に電極間隔ｄが小さくなっていき、ある電圧で電極間隔ｄ２となり、両電極２４、３２、４２が接触する。このときの電圧Ｖｐをプルイン電圧という。
【０１６３】
そして、このプルイン電圧から印加電圧を下げていくと、ある電圧で可動電極２４と固定電極３２、４２とが離れ、初期電極間隔ｄ０に戻る。このときの電圧Ｖｒがリリース電圧である。
【０１６４】
こうして求めたリリース電圧を基準として、実際の検出動作においては、上記実作動電圧Ｖｃｃ／２をリリース電圧よりも低い範囲とし、可動電極２４と固定電極３２、４２とのスティッキングを防止するようにしている。
【０１６５】
たとえば、その実作動電圧は２．５Ｖであり、この電圧においても固定電極３２、４２と可動電極２４とが静電引力により接触しないように、バネ部２２のバネ定数や電極間の初期容量等を設計しなければならない。
【０１６６】
リリース電圧は、電極間の静電引力とバネ部のバネ定数とで決まるが、さらに、静電引力の項にはたわみ量による電極間ギャップの狭化、電極表面の空乏層の影響がある。本実施形態では、これらの影響を加味したリリース電圧の式を提供する。
【０１６７】
ここで、リリース電圧をＶｒとする。また、上記図１４に示したように、初期電極間隔をｄ０、変位後の電極間隔をｄ、突起部５０の高さ（突出量）をｄ２、対向する電極間面積をＡとする。また、バネ部２２のバネ定数をｋ、空気の誘電率をεとする。
【０１６８】
また、電極表面の空乏層については、当該空乏層が存在することにより、実際に、可動電極２４と固定電極３２、４２とが接触した場合でも、両電極２４、３２、４２の接触界面から広がる空乏層の厚さの分、これら両電極間にはコンデンサが形成される。そこで、両電極２４、３２、４２における電極表面の空乏層の厚さをｆ（ｗｄ）とする。
【０１６９】
なお、この電極表面の空乏層は基板濃度すなわち第２のシリコン基板１２の不純物濃度で決まってくるが、当該基板濃度を薄くした方が空乏層が厚くなるため、スティッキングを起こしにくくなる。しかしながら、基板濃度を薄くすると配線抵抗が高くなるため、基板濃度は、１×１０17〜１×１０19（／ｃｍ3）程度が望ましい。
【０１７０】
さらに、電極のたわみ量については、上記数式２に示したたわみ量を、電極の長さ方向全体に近似したものを用いる。この近似されたたわみ量をσ２（ｘ）とすると、このたわみ量σ２（ｘ）は、次の数式３に示される。
【０１７１】
（数３）
σ２（ｘ）＝［｛Ｆｅ（ｘ）・Ｌａ3｝／（４８・Ｅ・Ｉ）］×（５／８）
つまり、この数式３に示されるたわみ量σ２（ｘ）は、上記数式２に示されるσ１（ｘ）に５／８を乗じたものである。
【０１７２】
そして、リリース電圧Ｖｒは、上記したパラメータｄ０、ｄ２、Ａ、ｋ、ε、ｆ（ｗｄ）、σ２（ｘ）を用いて、次の数式４のように示される。
【０１７３】
（数４）
Ｖｒ＝（２ｋ／εＡ）0.5・（ｄ０−ｄ２）・｛ｄ２＋ｆ（ｗｄ）−σ２（ｘ）｝0.5 
この数式４に示されるリリース電圧Ｖｒの式を用いて、本実施形態では、リリース電圧を求める。
【０１７４】
それにより、精度のよいリリース電圧を求めることができ、リリース電圧を実作動電圧よりも高くなるように、センサの設計を行うようにすれば、より高レベルなスティッキング防止が行える。
【０１７５】
（他の実施形態）
なお、可動電極と固定電極は上記した櫛歯形状に限定されるものではなく、梁状の両電極が側面同士で対向するものであれば、適用してもよい。
【０１７６】
以上、本発明について、加速度センサを例にとって説明してきたが、本発明は、加速度センサに限定されるものではない。
【０１７７】
すなわち、支持基板と、支持基板に対して力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な状態で支持された半導体よりなる梁状の可動電極と、支持基板に固定支持されるとともに、側面が可動電極の側面と対向して配置された半導体よりなる梁状の固定電極とを備え、力学量の印加に応じて可動電極が変位したとき、両電極の側面間の静電容量の変化に基づいて印加力学量を検出する容量式半導体力学量センサであるならば、本発明は、適用可能である。
【０１７８】
たとえば、本発明は、加速度センサ以外にも、角速度センサ、圧力センサ等の容量式半導体力学量センサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る容量式半導体力学量センサとしての差動容量式加速度センサの概略平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【図３】上記第１実施形態の加速度センサの検出回路図である。
【図４】上記第１実施形態の変形例としての差動容量式加速度センサの概略平面構成を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る容量式半導体力学量センサとしての差動容量式加速度センサの概略平面図である。
【図６】図１中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【図７】上記図５に示される加速度センサにおける可動電極の側面および固定電極の側面とが対向する部位を拡大して示す平面図である。
【図８】電極幅が２μｍの場合に、比Ｌａ／Ｌとたわみ量との関係を調査した結果を示す図である。
【図９】電極幅が３μｍの場合に、比Ｌａ／Ｌとたわみ量との関係を調査した結果を示す図である。
【図１０】電極幅が４μｍの場合に、比Ｌａ／Ｌとたわみ量との関係を調査した結果を示す図である。
【図１１】上記第２実施形態の変形例としての差動容量式加速度センサの概略平面構成を示す図である。
【図１２】上記図１１に示される加速度センサにおける可動電極の側面および固定電極の側面とが対向する部位を拡大して示す平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る容量式半導体力学量センサとしての差動容量式加速度センサの概略平面図である。
【図１４】可動電極と固定電極との間の変位の様子を示す図である。
【図１５】リリース電圧を求める検査工程における電極間印加電圧と電極間隔との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１５…支持基板、２４…可動電極、３２、４２…固定電極、５０…突起部。
【図１】
2005098740.tif 000003
【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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