(57)【要約】      （修正有）【課題】  小型で高い感度を有する３軸加速度センサを提供する。【解決手段】  加速度センサ１は、支持枠２と、支持枠２で囲まれた空間に、Ｘ軸方向に沿って順に配置された第２の錘５、第１の錘３および第３の錘４を備える。第１の錘３と第２の錘５とは第１接合部１１で連結され、第１の錘３と第３の錘４とは第２接合部１０で連結されている。第１接合部１１から＋Ｙ軸方向、−Ｙ軸方向にそれぞれ第１の梁６、第２の梁７が細長く延在して、第１接合部１１とそれが対向する支持枠部分２Ａ，２Ｂとを連結している。第２接合部１０から＋Ｙ軸方向、−Ｙ軸方向にそれぞれ第３の梁８、第４の梁９が細長く延在して、第２接合部１０とそれが対向する支持枠部分２Ａ，２Ｂとを連結している。第１乃至第４の梁６，７，８，９に梁の変形を表す信号を出力する複数のセンサ素子が配置されている。【選択図】図１Ａ
2007003211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持枠と、
上記支持枠で囲まれた空間に、この支持枠の厚さ方向に垂直な第１方向に沿って順に配置された第２の錘、第１の錘および第３の錘と、
上記第１の錘と第２の錘との間で上記第１方向に延在して上記第１の錘と第２の錘とを連結する第１接合部と、
上記第１の錘と第３の錘との間で上記第１方向に延在して上記第１の錘と第３の錘とを連結する第２接合部と、
上記厚さ方向および第１方向に垂直な第２方向に沿って、上記第１接合部から互いに反対側へ細長く延在して、それぞれ上記第１接合部とこの第１接合部が対向する支持枠部分とを連結する第１の梁および第２の梁と、
上記第２方向に沿って、上記第２接合部から互いに反対側へ細長く延在して、それぞれ上記第２接合部とこの第２接合部が対向する支持枠部分とを連結する第３の梁および第４の梁と、
上記第１乃至第４の梁に配置され、外部からの加速度印加時に上記第１乃至第３の錘が上記支持枠に対して変位することにより生ずる上記第１乃至第４の梁の変形を検出して、その変形を表す信号を出力する複数のセンサ素子と
を備えたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の加速度センサにおいて、
上記各センサ素子はピエゾ抵抗素子であることを特徴とする加速度センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の加速度センサにおいて、
上記ピエゾ抵抗素子は上記第１乃至第４の梁にそれぞれ少なくとも１個または２個配置され、
上記第１方向、第２方向に印加された加速度はそれぞれ、上記第１乃至第４の梁に配置されたピエゾ抵抗素子１個ずつの出力を用いて検出され、
上記厚さ方向に印加された加速度は、上記第１の梁と第４の梁に配置されたピエゾ抵抗素子２個ずつの出力、または上記第２の梁と第３の梁に配置されたピエゾ抵抗素子２個ずつの出力を用いて検出されることを特徴とする加速度センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の加速度センサにおいて、
上記第２方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素子はそれぞれ、上記第２方向に関して上記第１乃至第４の梁の上記第１接合部または第２接合部側の端部に配置されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項５】
請求項３または４に記載の加速度センサにおいて、
上記第１方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素子はそれぞれ、上記第１方向に関して上記第１乃至第４の梁の中心よりも上記第１の錘から遠い部位に配置されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一つに記載の加速度センサにおいて、
上記第１方向、第２方向、厚さ方向のうち同じ方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素子はそれぞれ、上記第１方向に関して上記第１乃至第４の梁の中心よりも上記第１の錘から遠い部位または近い部位のいずれか一方の部位に配置されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の加速度センサにおいて、
上記第２方向に関して、上記第１乃至第４の梁の寸法が上記第１接合部および第２接合部の寸法より長いことを特徴とする加速度センサ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の加速度センサにおいて、
上記第１の錘の重さは上記第２の錘および第３の錘の重さ以下であることを特徴とする加速度センサ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つに記載の加速度センサにおいて、
上記支持枠は、矩形状で、上記第１方向に延び上記第１乃至第４の梁が接続される一対の辺部分と、上記第２方向に延びる一対の辺部分とからなり、
上記第１方向に延びる各辺部分の第２方向の寸法に比して、上記第２方向に延びる各辺部分の第１方向の寸法が短いことを特徴とする加速度センサ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一つに記載の加速度センサにおいて、
上記第１乃至第３の錘はそれぞれ第１方向の寸法に比して第２方向の寸法が長い直方体形状であることを特徴とする加速度センサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の加速度センサにおいて、
上記支持枠は、矩形状で、上記第１方向に延び上記第１乃至第４の梁が接続される一対の辺部分と、上記第２方向に延びる一対の辺部分とからなり、
上記第１乃至第４の梁に対して上記厚さ方向に関して所定の隙間を有する状態に、上記第２方向に延びる一対の辺部分の間にまたがって取り付けられたストッパを備えたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の加速度センサにおいて、
上記第２方向に延びる一対の辺部分と上記ストッパとは接着剤によって取り付けられていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一つに記載の加速度センサの出力を補正する出力補正方法であって、
上記第１方向、第２方向および厚さ方向の感度比として共通の設計値を用いるとともに、上記加速度センサに対して外部から上記厚さ方向に関して加速度を印加することで、上記第１方向、第２方向および厚さ方向の出力のオフセット値を求めることを特徴とする加速度センサの出力補正方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の加速度センサの出力補正方法において、
上記印加される加速度が重力加速度であることを特徴とする加速度センサの出力補正方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の加速度センサの出力補正方法において、
上記求めた感度比およびオフセット値を用いて、上記加速度センサからの出力を補正する補正回路を用い、
上記加速度センサからの出力を、上記補正回路を通して補正して出力することを特徴とする加速度センサの出力補正方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか一つに記載の加速度センサの出力補正方法において、
上記加速度センサが複数形成されたウエハをウエハ台上に設置した状態で、上記ウエハ内の各加速度センサにプローブを接触させて、上記各加速度センサの出力を補正することを特徴とする加速度センサの出力補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、慣性力を利用した加速度センサに関し、特に３軸方向の加速度を測定することができる加速度センサおよびその出力補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２０は、例えば特許文献１（特開昭６３−２６６３５９号公報）、特許文献５（特開２００３−１０１０３３号公報）に記載されているような、３軸方向の加速度を検出する従来の加速度センサ１０１を示している。この加速度センサ１０１は、支持枠１０２と、支持枠１０２内の中心部に配置された錘１０３と、この錘１０３と支持枠１０２とを接続する薄肉状（Ｚ軸方向に関して薄い厚さ）の細長い４本の梁１０４〜１０７とを備えている。４本の梁１０４〜１０７が十字状に形成されていることから、このような加速度センサ１０１を「十字梁型加速度センサ」と称する。一直線上に並ぶ梁１０４、１０５にはＸ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗素子Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４と、Ｚ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗素子Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４とが配置されている。また、一直線状をなす梁１０６、１０７にはＹ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗素子Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４が配置されている。それらのピエゾ抵抗素子を用いて、図２１Ａ上段、図２１Ｂ上段に示すようなブリッジ回路がそれぞれ構成されている。加速度センサ１０１に加速度が加わると、錘１０３の慣性力によって、支持枠１０２に対して錘１０３が変位する。この変位により梁１０４〜１０７が変形して、各梁に形成された各ピエゾ抵抗素子の電気抵抗が変化し、各ブリッジ回路の平衡がくずれる。その結果、図２１Ａ下段、図２１Ｂ下段に示すような、加速度に略比例した電圧Ｖｘｏｕｔ、Ｖｙｏｕｔ、Ｖｚｏｕｔが出力される。例えば、Ｘ軸方向に加速度が加わった場合、Ｘ軸方向の加速度検出用のピエゾ抵抗素子Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４では、図２１Ａのブリッジ回路によりピエゾ抵抗素子の抵抗変化分が加算されて出力Ｖｘｏｕｔが生じるが、Ｙ軸方向の加速度検出用のピエゾ抵抗素子は抵抗変化がほとんどないため出力が生じず、Ｚ軸方向の加速度検出用のピエゾ抵抗素子は図２１Ｂのブリッジ回路によりピエゾ抵抗素子の抵抗変化分が相殺されるため出力されない。したがって、加速度センサ１０１にＸ軸方向の加速度が加わった場合、Ｘ軸方向のみの出力が得られ、他軸の出力（クロストーク）はほとんど生じない。Ｙ軸方向に加速度が加わった場合も同様に、Ｙ軸方向のみの出力Ｖｙｏｕｔが得られ、他軸の出力はほとんど生じない。Ｚ軸方向の加速度が加わった場合は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に関しては図２１Ａのブリッジ回路によりピエゾ抵抗素子の変化分が相殺されてほとんど出力が生じず、Ｚ軸方向の出力のみが得られる。すなわち、Ｘ軸方向とＺ軸方向の加速度では、梁の変形状態が異なることを利用して、Ｘ軸方向とＺ軸方向の分離が可能となり、３軸の加速度を検出することができる。
【０００３】
図２２は、例えば特許文献２（特開平５−２６４５７３号公報）、特許文献３（特開平６−１９４３８０号公報）、特許文献４（特開平１１−４４７０５号公報）に記載されているような、並列した細長い４本の片持ち梁２０６〜２０９を用いて錘２０３を支持枠２０２で支持した構造の１軸加速度センサ２０１を示している。このような並列した梁を持つ加速度センサを「並列梁型加速度センサ」と称する。梁２０６の長手方向両端部にはピエゾ抵抗素子（Ｒｚ１，Ｒｚ２）が配置され、梁２０９の長手方向両端部にはピエゾ抵抗素子（Ｒｚ３，Ｒｚ４）が配置されている。この加速度センサ２０１でも、梁２０６、２０９に配置されたピエゾ抵抗素子（Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４）の抵抗変化をブリッジ回路により検出することにより、Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。なお、この加速度センサ２０１は、Ｘ軸、Ｙ軸方向には、ほとんど感度を有しないため、実質的に１軸方向の加速度しか検出することはできない。
【０００４】
これらの加速度センサ１０１、２０１は、例えば特許文献５（特開２００３−１０１０３３号公報）に記載されているように、一般にＳｉを材料とした半導体微細加工プロセスにより作製され、大量生産可能である。
【０００５】
また、非特許文献１（日立金属株式会社技術資料、“３軸加速度センサーの原理と諸特性”、[online]、[平成１７年６月６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ  ：  http://www.hitachi-metals.co.jp/prod/prod06/pdf_p14/k_tech_1_a.pdf＞）には、先に述べた十字梁型加速度センサ１０１（図２０）の出力値の個体間ばらつきを補正（校正）する方法が開示されている。その補正方法は、加速度センサ１０１を補正用装置にセットして、加速度センサ１０１に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向にそれぞれ加速度を印加し、各印加時の加速度センサ１０１の出力電圧（ブリッジ回路を通した出力電圧）を測定し、それらの出力に基づいて加速度センサ１０１の感度とオフセット値（加速度ゼロ時の出力値）を求めるものである。
【０００６】
例えば、Ｚ軸方向に加速度を印加した時、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に関しては加速度ゼロであるから、その時のＸ軸方向の出力電圧Ｖｘ１はＸ軸方向のオフセット値Ｘ０に相当し、Ｖｘ１＝Ｘ０と表される。同様にＹ軸方向にも加速度はかかっていないので、その時のＹ軸方向の出力電圧Ｖｙ１はＹ軸方向のオフセット値Ｙ０に相当し、Ｖｙ１＝Ｙ０と表される。また、Ｚ軸方向については、その時のＹ軸方向の出力電圧Ｖｙ１は、印加された加速度に対応した出力Ｚｓとオフセット値Ｚ０との合計に相当し、Ｖｚ１＝Ｚｓ＋Ｚ０と表される。
【０００７】
次に、Ｘ軸方向に加速度を印加した時、Ｚ軸方向には加速度ゼロであるから、その時のＺ軸方向の出力電圧Ｖｚ２はＺ軸方向のオフセット値Ｚ０に相当し、Ｖｚ２＝Ｚ０と表される。また、その時のＸ軸方向の出力電圧Ｖｘ２は、印加された加速度に対応した出力Ｘｓとオフセット値Ｘ０との合計に相当し、Ｖｘ２＝Ｘｓ＋Ｘ０と表される。
【０００８】
次に、Ｙ軸方向に加速度を印加した時、その時のＹ軸方向の出力電圧Ｖｙ３は、印加された加速度に対応した出力Ｙｓとオフセット値Ｙ０との合計に相当し、Ｖｙ３＝Ｙｓ＋Ｙ０と表される。
【０００９】
これらを整理すると、
Ｚ軸方向加速度印加時：Ｖｘ１＝Ｘ０、Ｖｙ１＝Ｙ０、Ｖｚ１＝Ｚｓ＋Ｚ０
Ｘ軸方向加速度印加時：Ｖｘ２＝Ｘｓ＋Ｘ０、Ｖｚ２＝Ｚ０
Ｙ軸方向加速度印加時：Ｖｙ３＝Ｙｓ＋Ｙ０          …（１）
なる関係が得られる。これらの６つの式（１）から、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の感度比Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のオフセット値Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０を全て求めることができる。そして、求めた感度比、オフセット値を用いて、実際に加速度センサ１０１に対して測定すべき加速度がかかった場合のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の生の出力電圧Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚが、次式（２）の計算を実行することにより補正される（補正された出力値をＸｇ、Ｙｇ、Ｚｇとする。）。
Ｘｇ＝（Ｖｘ−Ｘ０）／Ｘｓ
Ｙｇ＝（Ｖｙ−Ｙ０）／Ｙｓ
Ｚｇ＝（Ｖｚ−Ｚ０）／Ｚｓ                         …（２）
【特許文献１】特開昭６３−２６６３５９号公報
【特許文献２】特開平５−２６４５７３号公報
【特許文献３】特開平６−１９４３８０号公報
【特許文献４】特開平１１−４４７０５号公報
【特許文献５】特開２００３−１０１０３３号公報
【非特許文献１】日立金属株式会社技術資料、“３軸加速度センサーの原理と諸特性”、[online]、[平成１７年６月６日検索]、インターネット＜ＵＲＬ  ：  http://www.hitachi-metals.co.jp/prod/prod06/pdf_p14/k_tech_1_a.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に、上述したような、錘の慣性力によって梁を変形させる加速度センサ１０１、２０１を高感度化するためには、梁のバネ定数を小さく、錘を重くすることが行われる。梁のバネ定数は、梁の厚み、幅、長さに依存する。ここで、梁の厚みや幅は、加工精度や強度により制限されるため、梁の厚みや幅により高感度化を図ることには限界がある。例えば、Ｓｉを材料とした加速度センサでは、梁の厚みは４μｍ程度以上、幅は５０μｍ程度以上必要となる。そこで、高感度の加速度センサを得るためには、梁をできるだけ長く、また、錘を重くするのが望ましい。
【００１１】
しかしながら、図２０に示したような十字梁型の３軸加速度センサ１０１では、次のような問題がある。
【００１２】
まず、十字梁型の加速度センサ１０１では、梁１０４〜１０７を長くするためには中央の錘１０３を小さくする必要が生じるため、梁１０４〜１０７を長くすることと錘１０３を重くすることとを両立させるのが困難である。このため、高感度化が制限される。
【００１３】
更に、加速度センサに使用されるＳｉ等の材料は、一般にピエゾ抵抗係数に異方性を有している。上述の十字梁型の加速度センサ１０１では、直交する梁同士の間で同等のピエゾ抵抗係数となる結晶方位を選択することになるため、ピエゾ抵抗係数が最大となる結晶方位を選択することが困難である。このため、この点からも高感度が制限される。
【００１４】
また、一般に、加速度センサには、落下等により大きな加速度が働いても、梁が破壊しないように、錘に対してＺ方向に微少なギャップを有するストッパが支持枠に接着されている。このストッパにより梁の変形が制限されるので、梁の破壊を防止することができる。しかし、ストッパと梁とのギャップが微小であるため、支持枠１０４の全ての辺に梁が接続されている十字梁型加速度センサ１０１では、支持枠１０４にストッパを接着剤により接着する際、毛細管現象により接着剤が梁に付着しがちである。これを避けるため、接着剤の塗布位置や塗布量等の制御に高精度が要求され、高コスト化の原因となっている。
【００１５】
一方、図２２に示したような並列梁型加速度センサ２０１では、梁２０６〜２０９の方向が一方向のみであることから、その方向にピエゾ抵抗係数が最大となる結晶方位を一致させることができ、また、梁が接続されていない支持枠の辺同士にまたがってストッパを接着することが可能である。したがって、高感度化、低コスト化に対応しやすい。
【００１６】
しかしながら、従来の並列梁型加速度センサ２０１では、既述のようにＸ軸方向、Ｙ軸方向の出力がＺ軸方向に比べ小さく、特にＸ軸方向の出力は微小である。このため、実質的に１軸方向の加速度しか検出することができず、３軸方向の加速度を検出するのが困難である。
【００１７】
そこで、この発明の課題は、３軸方向の加速度を高感度で検知できるとともに、低コストで小型化が容易な加速度センサを提供することにある。
【００１８】
また、既述の非特許文献１に記載の補正方法によれば、十字梁型加速度センサ１０１の出力補正を行うためには、３軸方向に正確に加速度を印加する必要がある。このため、通常はその補正専用の装置を用意することになり、設備投資が必要となる。また、３軸方向に正確に加速度を印加する必要があるため、その補正のために長時間かかる。このため、加速度センサのコストアップの一因となっている。
【００１９】
そこで、この発明の更なる課題は、本発明の加速度センサの出力補正を簡単に行える加速度センサの出力補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、この発明の加速度センサは、
支持枠と、
上記支持枠で囲まれた空間に、この支持枠の厚さ方向に垂直な第１方向に沿って順に配置された第２の錘、第１の錘および第３の錘と、
上記第１の錘と第２の錘との間で上記第１方向に延在して上記第１の錘と第２の錘とを連結する第１接合部と、
上記第１の錘と第３の錘との間で上記第１方向に延在して上記第１の錘と第３の錘とを連結する第２接合部と、
上記厚さ方向および第１方向に垂直な第２方向に沿って、上記第１接合部から互いに反対側へ細長く延在して、それぞれ上記第１接合部とこの第１接合部が対向する支持枠部分とを連結する第１の梁および第２の梁と、
上記第２方向に沿って、上記第２接合部から互いに反対側へ細長く延在して、それぞれ上記第２接合部とこの第２接合部が対向する支持枠部分とを連結する第３の梁および第４の梁と、
上記第１乃至第４の梁に配置され、外部からの加速度印加時に上記第１乃至第３の錘が上記支持枠に対して変位することにより生ずる上記第１乃至第４の梁の変形を検出して、その変形を表す信号を出力する複数のセンサ素子と
を備えたことを特徴とする。
【００２１】
ここで、支持枠の「厚さ方向」とは、支持枠が空間を取り囲む周方向に対して垂直な方向を指す。例えば、上記「第１方向」、「第２方向」、「厚さ方向」は、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に対応して直交座標系を構成することができる。
【００２２】
また、「支持枠部分」とは、上記支持枠を構成する或る部分を意味する。
【００２３】
また、「外部」からの加速度印加時とは、この加速度センサに対する外部からの加速度印加時を意味する。
【００２４】
この発明の加速度センサによれば、外部からの上記第１方向、第２方向、厚さ方向（これらを「３軸方向」と総称する。）への加速度印加時に、印加される加速度の方向に応じて上記第１乃至第４の梁の変形の仕方が異なることから、３軸方向の加速度をそれぞれ検出することができる。
【００２５】
また、上記第２方向に関して上記第１接合部、第２接合部の寸法を短くしても、上記第１乃至第３の錘の重さにほとんど影響がないので、上記第２方向に関して上記第１乃至第４の梁の寸法を容易に長くすることができる。したがって、上記第１乃至第４の梁のバネ定数を小さく設定でき、高い感度を得ることができる。
【００２６】
また、各梁の第１方向に関して両側に錘が存在することから、各梁の第１方向に関する慣性モーメントを大きくすることができ、第１方向に関してこの加速度センサの感度を高くできる。
【００２７】
また、各梁が細長く延在する方向が一方向（第２方向）に揃っていることから、Ｓｉ等のバルク結晶を加工してこの加速度センサを作製する場合、上記第２方向（各梁が細長く延在する方向）を感度の高い結晶軸方向とすることができる。したがって、この加速度センサを高感度化できる。
【００２８】
また、各梁が細長く延在する方向が一方向（第２方向）に揃っているので、この加速度センサを半導体プロセスにより作製する場合にパターンずれが生じたとしても、上記複数のセンサ素子はそれぞれ、そのセンサ素子が配置される梁のパターンに対して同方向に略同じだけずれる。したがって、この加速度センサの出力の補正が容易になる。
【００２９】
上記支持枠は、矩形状で、上記第１方向に延び上記第１乃至第４の梁が接続される一対の辺部分と、上記第２方向に延びる一対の辺部分とからなるのが望ましい。その場合、上記第２方向に関して上記第１乃至第４の梁の寸法を互いに同じにすることが容易になる。
【００３０】
また、上記厚さ方向に関して、上記第１乃至第４の梁の寸法は、上記第１接合部および第２接合部の寸法、並びに第１乃至第３の錘の寸法よりも小さいのが望ましい。その場合、外部からの加速度印加時に上記第１乃至第４の梁の変形が大きくなって、この加速度センサがさらに高感度になる。
【００３１】
一実施形態の加速度センサでは、上記各センサ素子はピエゾ抵抗素子であることを特徴とする。
【００３２】
この一実施形態の加速度センサでは、上記各センサ素子はピエゾ抵抗素子であるから薄膜で形成され得る。その場合、上記各センサ素子を配置することによって各梁の変形を妨げることは実質的に無い。したがって、この加速度センサは、高い感度を得ることができる。また、ピエゾ抵抗素子は半導体プロセスにより形成できるので、大量生産や高精度の形成が可能となる。
【００３３】
一実施形態の加速度センサでは、
上記ピエゾ抵抗素子は上記第１乃至第４の梁にそれぞれ少なくとも１個または２個配置され、
上記第１方向、第２方向に印加された加速度はそれぞれ、上記第１乃至第４の梁に配置されたピエゾ抵抗素子１個ずつの出力を用いて検出され、
上記厚さ方向に印加された加速度は、上記第１の梁と第４の梁に配置されたピエゾ抵抗素子２個ずつの出力、または上記第２の梁と第３の梁に配置されたピエゾ抵抗素子２個ずつの出力を用いて検出されることを特徴とする。
【００３４】
上述のように、外部からの３軸方向への加速度印加時に、印加される加速度の方向に応じて上記第１乃至第４の梁の変形の仕方が異なる。この一実施形態の加速度センサでは、その異なる変形の仕方を、上記第１乃至第４の梁にそれぞれ配置されたピエゾ抵抗素子によって互いに区別して検出することができる。したがって、３軸方向の加速度を、クロストーク無く独立に検出することができる。
【００３５】
なお、上記ピエゾ抵抗素子を少なくとも１２個含み、各軸方向の加速度をそのうちの少なくとも４個のピエゾ抵抗素子を用いて検出するのが望ましい。
【００３６】
また、上記ピエゾ抵抗素子は上記第２方向に関して上記第１乃至第４の梁の各両端部に少なくとも１個または２個配置されているのが望ましい。外部からの３軸方向への加速度印加時に、上記第１乃至第４の梁の上記第１接合部または第２接合部側の端部と上記支持枠部分側の端部との間で、印加される加速度の方向に応じて応力が異なることから、最適な部位にピエゾ抵抗素子を配置するためである。
【００３７】
一実施形態の加速度センサでは、上記第２方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素子はそれぞれ、上記第２方向に関して上記第１乃至第４の梁の上記第１接合部または第２接合部側の端部に配置されていることを特徴とする。
【００３８】
外部からの第２方向への加速度印加時には、上記第２方向に関して上記第１乃至第４の梁のうち上記第１接合部または第２接合部側の端部に、上記第１乃至第４の梁の残りの部分に比して、高い応力が働く。したがって、この一実施形態の加速度センサは、外部からの第２方向への加速度印加時に、上記第１乃至第４の梁のその高い応力に応じた変形を検出でき、高い感度を得ることができる。
【００３９】
一実施形態の加速度センサでは、上記第１方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素子はそれぞれ、上記第１方向に関して上記第１乃至第４の梁の中心よりも上記第１の錘から遠い部位に配置されていることを特徴とする。
【００４０】
外部からの第１方向への加速度印加時には、上記第１方向に関して上記第１乃至第４の梁のうち中心よりも上記第１の錘から遠い部位に、より高い応力が働く。したがって、この一実施形態の加速度センサは、外部からの第１方向への加速度印加時に、上記第１乃至第４の梁のその高い応力に応じた変形を検出でき、高い感度を得ることができる。
【００４１】
一実施形態の加速度センサでは、上記第１方向、第２方向、厚さ方向のうち同じ方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素子はそれぞれ、上記第１方向に関して上記第１乃至第４の梁の中心よりも上記第１の錘から遠い部位または近い部位のいずれか一方の部位に配置されていることを特徴とする。
【００４２】
この一実施形態の加速度センサによれば、同じ方向の加速度を検出するピエゾ抵抗素子の、上記第１方向に関して上記第１乃至第４の梁上の部位が揃っているので、クロストークの低減が可能となる。
【００４３】
一実施形態の加速度センサでは、上記第２方向に関して、上記第１乃至第４の梁の寸法が上記第１接合部および第２接合部の寸法より長いことを特徴とする。
【００４４】
この一実施形態の加速度センサでは、上記第１乃至第４の梁の第２方向の寸法を容易に長く設定することができる。これにより、上記第１乃至第４の梁のバネ定数を小さくでき、３軸方向の感度をいずれも高くすることができる。
【００４５】
しかも、第１乃至第３の錘に第２方向の加速度が加わったときに、第１乃至第３の錘が回転しようとするのを上記第１乃至第４の梁が止める位置が、上記支持枠内の空間においてより中心に近いため、第２方向の感度を高くすることができる。
【００４６】
一実施形態の加速度センサは、上記第１の錘の重さは上記第２の錘および第３の錘の重さ以下であることを特徴とする。
【００４７】
この一実施形態の加速度センサでは、上記第１乃至第３の錘の第１方向の慣性モーメントが大きくなって、第１方向の感度を高くすることができる。
【００４８】
一実施形態の加速度センサでは、
上記支持枠は、矩形状で、上記第１方向に延び上記第１乃至第４の梁が接続される一対の辺部分と、上記第２方向に延びる一対の辺部分とからなり、
上記第１方向に延びる各辺部分の第２方向の寸法に比して、上記第２方向に延びる各辺部分の第１方向の寸法が短いことを特徴とする。
【００４９】
この一実施形態の加速度センサでは、上記第２方向に延びる各辺部分の第１方向の寸法が短い分だけ、上記第１方向に関して上記支持枠で囲まれた空間を拡張できる。したがって、上記第１方向に関して上記第１乃至第３の錘の寸法を大きくでき、上記第１乃至第３の錘を重くすることができる。したがって、３軸方向の感度をいずれも高くすることができる。
【００５０】
一実施形態の加速度センサでは、上記第１乃至第３の錘はそれぞれ第１方向の寸法に比して第２方向の寸法が長い直方体形状であることを特徴とする。
【００５１】
この一実施形態の加速度センサでは、上記第１乃至第３の錘の梁の第２方向の慣性モーメントが大きくなって、第２方向の感度を高くすることができる。
【００５２】
一実施形態の加速度センサでは、
上記支持枠は、矩形状で、上記第１方向に延び上記第１乃至第４の梁が接続される一対の辺部分と、上記第２方向に延びる一対の辺部分とからなり、
上記第１乃至第４の梁に対して上記厚さ方向に関して所定の隙間を有する状態に、上記第２方向に延びる一対の辺部分の間にまたがって取り付けられたストッパを備えたことを特徴とする。
【００５３】
この一実施形態の加速度センサでは、落下等により大きな加速度が働いても、上記第１乃至第４の梁の変形が上記ストッパにより制限されるので、上記第１乃至第４の梁が破壊されるのを防止することができる。
【００５４】
また、上記ストッパは上記第２方向に延びる一対の辺部分、つまり上記第１乃至第４の梁が接続されていない一対の辺部分の間にまたがって取り付けられているので、たとえ取り付け用に接着剤を用いる場合であっても、上記第１乃至第４の梁に接着剤が付着しにくい。したがって、加速度センサの作製が容易となる。
【００５５】
また、上記第１乃至第４の梁が接続された一対の辺部分は、上記ストッパに固定されるわけではないため、周囲温度が変わっても、上記支持枠とストッパとの間の熱膨張係数差に起因した上記第１乃至第４の梁のバネ定数に対する影響は少ない。したがって、オフセット値（加速度ゼロ時の出力値）が変化することがなく、正確に加速度を出力することができる。
【００５６】
一実施形態の加速度センサでは、上記第２方向に延びる一対の辺部分と上記ストッパとは接着剤によって取り付けられていることを特徴とする。
【００５７】
この一実施形態の加速度センサでは、上記ストッパは上記第２方向に延びる一対の辺部分、つまり上記第１乃至第４の梁が接続されていない一対の辺部分の間にまたがって取り付けられているので、上記第１乃至第４の梁に接着剤が付着しにくい。したがって、加速度センサの作製が容易となる。
【００５８】
この発明の加速度センサの出力補正方法は、上記加速度センサの出力を補正する出力補正方法であって、上記第１方向、第２方向および厚さ方向の感度比として共通の設計値を用いるとともに、上記加速度センサに対して外部から上記厚さ方向に関して加速度を印加することで、上記第１方向、第２方向および厚さ方向の出力のオフセット値を求めることを特徴とする。
【００５９】
この発明の加速度センサの出力補正方法によれば、上記加速度センサの出力を簡単に校正できる。
【００６０】
一実施形態の加速度センサの出力補正方法では、上記印加される加速度が重力加速度であることを特徴とする。
【００６１】
この一実施形態の加速度センサの出力補正方法では、上記加速度センサに対して加速度を印加するために重力を利用できる。したがって、上記加速度センサの出力の補正のために加速度発生装置などを用意する必要がなく、簡単に補正を簡単に行うことができる。
【００６２】
一実施形態の加速度センサの出力補正方法では、
上記求めた感度比およびオフセット値を用いて、上記加速度センサからの出力を補正する補正回路を用い、
上記加速度センサからの出力を、上記補正回路を通して補正して出力することを特徴とする。
【００６３】
この一実施形態の加速度センサの出力補正方法では、上記加速度センサからの出力をリアルタイムで補正して出力することができる。
【００６４】
一実施形態の加速度センサの出力補正方法では、上記加速度センサが複数形成されたウエハをウエハ台上に設置した状態で、上記ウエハ内の各加速度センサにプローブを接触させて、上記各加速度センサの出力を補正することを特徴とする。
【００６５】
この一実施形態の加速度センサの出力補正方法では、複数の加速度センサの出力補正を容易に行うことができる。また、上記ウエハ内の各加速度センサの位置を記憶するとともに、各加速度センサごとに上記求めた感度比およびオフセット値を対応づけて記憶すれば、複数の加速度センサの出力を一度に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００６７】
図１Ａは本発明の３軸加速度センサの平面レイアウトを示し、図１Ｂは図１ＡにおけるＩＢ−ＩＢ線矢視断面を示している。本発明の加速度センサは１軸、２軸のみ検知する加速度センサとしても利用できるが、本実施形態では３軸を検知できる加速度センサ１について説明する。
【００６８】
この加速度センサ１は、一定の厚さをもつ矩形状の支持枠２を備えている。この支持枠２は、第１方向としてのＸ軸方向に延びる一対の辺部分２Ａ，２Ｂと、第２方向としてのＹ軸方向に延びる一対の辺部分２Ｃ，２Ｄとからなっている。なお、支持枠２の厚さ方向をＺ軸方向とする。
【００６９】
この支持枠２の内側（支持枠２が囲む空間）には、Ｘ軸方向に沿って順に、それぞれ直方体形状の第２の錘５、第１の錘３および第３の錘４が配置されている。第１の錘３と第２の錘５との間に、Ｘ軸方向に延在して第１の錘３と第２の錘５とを連結する第１接合部１１が設けられている。また、第１の錘３と第３の錘４との間に、Ｘ軸方向に延在して第１の錘３と第３の錘４とを連結する第２接合部１０が設けられている。Ｙ軸方向に沿って、第１接合部１１から互いに反対側へ細長く延在して、それぞれ第１接合部１１とこの第１接合部１１が対向する支持枠部分（辺部分２Ａ，２Ｂの一部）とを連結する薄肉状の第１の梁６および第２の梁７が設けられている。また、Ｙ軸方向に沿って、第２接合部１０から互いに反対側へ細長く延在して、それぞれ第２接合部１０とこの第２接合部１０が対向する支持枠部分（辺部分２Ａ，２Ｂの一部）とを連結する薄肉状の第３の梁８および第４の梁９が設けられている。
【００７０】
第１乃至第３の錘３，５，４、第１接合部１１および第２接合部１０は略同じ厚みで形成されている。支持枠２は、第１乃至第３の錘３，５，４の可動スペースを確保するため、これより１０μｍ程度厚く形成されている。支持枠２は、図示しない台座に固定されている。
【００７１】
図２は第１乃至第４の梁６，７，８，９に形成されたセンサ素子としての複数のピエゾ抵抗素子の配置を示している。ピエゾ抵抗素子としては、Ｘ軸方向の加速度を検知するためのＲｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４、Ｙ軸方向の加速度を検知するためのＲｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４、Ｚ軸方向の加速度を検知するためのＲｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の合計１２個を使用している。ここで、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向がそれぞれ第１乃至第４の梁６，７，８，９の長手方向、幅方向に相当する。また、図１Ａ中の各軸の矢印方向をプラス方向と定義している。各ピエゾ抵抗素子は、第１乃至第４の梁６，７，８，９の長手方向両端部で、各梁６，７，８，９の表面側に配置されている。具体的には、第１の梁６の第１接合部１１側端部にはＲｙ１，Ｒｚ３、第１の梁６の支持枠側端部（辺部分２Ａ側端部）にはＲｘ１，Ｒｚ１がそれぞれ配置されている。第２の梁７の第１接合部１１側端部にはＲｙ３、第２の梁７の支持枠側端部（辺部分２Ｂ側端部）にはＲｘ２がそれぞれ配置されている。第３の梁８の第２接合部１０側端部にはＲｙ２、第３の梁８の支持枠側端部（辺部分２Ａ側端部）にはＲｘ３がそれぞれ配置されている。また、第４の梁９の第２接合部１０側端部にはＲｚ４，Ｒｙ４、第４の梁９の支持枠側端部（辺部分２Ｂ側端部）にはＲｚ２，Ｒｘ４がそれぞれ配置されている。これらのピエゾ抵抗素子により、図３に示すようなブリッジ回路が組まれており、加速度が働かない軸方向では、ピエゾ抵抗素子の抵抗変化量が相殺され出力が生じないようになっている。
【００７２】
例えば、Ｘ軸方向の加速度が働いた場合、第１乃至第３の錘３，５，４がＹ軸を回転軸として回転し、第３の錘４が−Ｚ軸方向に、第２の錘５が＋Ｚ軸方向に変位し、その結果、第１の梁６の支持枠側端部のピエゾ抵抗素子（Ｒｘ１、Ｒｚ１）には圧縮応力が、第１接合部１１側端部のピエゾ抵抗素子（Ｒｙ１，Ｒｚ３）には引っ張り応力が発生し、Ｒｘ１とＲｚ１は電気抵抗が減少し、Ｒｙ１とＲｚ３は電気抵抗が増加する。電気抵抗が減少する場合を−、電気抵抗が増加する場合を＋と表すと、同様の考えから、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ加速度が働いた場合の、各ピエゾ抵抗素子の電気抵抗変化は表１に示すようになる。
【表１】
2007003211.tif 000003
【００７３】
図３のブリッジ回路では、表１のＲｘ１（または、Ｒｙ１，Ｒｚ１。）とＲｘ２（Ｒｙ２，Ｒｚ２）と、およびＲｘ３（Ｒｙ３，Ｒｚ３）とＲｘ４（Ｒｙ４，Ｒｚ４）が同符号で、かつＲｘ１（Ｒｙ１，Ｒｚ１）とＲｘ４（Ｒｙ４，Ｒｙｒ）が異符号の場合のみ、有意（非ゼロ）の出力が得られ、その他の場合は電気抵抗の変化が相殺されて出力が生じない（実質的にゼロとなる。）。したがって、このピエゾ抵抗素子の配置により、表１にしたがって３軸方向の加速度をクロストークなしに測定することができる。
【００７４】
従来の並列梁型の加速度センサ（例えば、特許文献２〜４）でも、同様のピエゾ抵抗素子の配置を使用することで原理的には、３軸方向の加速度を測定することは可能であるが、従来の構成では、Ｚ軸方向に比べ、Ｘ軸方向とＹ軸方向の感度が大幅に低く、実際は３軸加速度センサとして利用することは困難であった。本発明の加速度センサは、以下に示すような構造的特徴を有しており、このことから３軸方向の加速度を測定することが可能となる。
【００７５】
本発明の加速度センサ１では、Ｘ軸方向に関して第１の錘３の両側に相当する位置に第２の錘５、第３の錘４を形成している。そして第１乃至第４の梁６，７，８，９は第１乃至第３の錘３，５，４との間に所定の間隔を有して形成されている。また、第１乃至第４の梁６，７，８，９は、第１乃至第３の錘３，５，４に直接接合するのではなく、第１接合部１１および第２接合部１０を介して接合している。これらのことから、Ｘ軸、Ｙ軸方向の加速度による、第１乃至第３の錘３，５，４の変位を大きくすることができる。
【００７６】
Ｘ軸方向の加速度が働いた場合、第１乃至第３の錘３，５，４に回転モーメントが働き、Ｙ軸を回転軸として第１乃至第３の錘３，５，４が回転する。この回転運動について、従来の並列梁型加速度センサ（図２２）と比較して定性的にその違いを説明する。
【００７７】
図４Ａは本発明の加速度センサ１の平面レイアウト（図１Ａと実質的に同じもの）を示し、図４Ｂは図４ＡにおけるIVＢ−IVＢ線矢視断面を示している。図５Ａは、比較のため、従来の加速度センサ２０１の平面レイアウト（図２２と実質的に同じもの）を示し、図５Ｂは図５ＡにおけるＶＢ−ＶＢ線矢視断面を示している。従来の加速度センサ２０１では、錘２０３の回転軸（Ｙ軸）から紙面右側半分（＋Ｘ側）の重心位置のＸ軸方向の位置は錘２０３を中心からＸ軸方向に４等分した位置（Ｘｐ２）となり、梁２０４の幅方向の中心位置（Ｘｂ２）は、Ｘｐ２より回転中心から外側（Ｘｐ２＜Ｘｂ２）となる。Ｘ軸方向の加速度が働いた時、錘２０３に働く回転モーメントＰ２は位置Ｘｐ２と錘２０３の重量に依存した大きさとなる。すなわち、位置Ｘｐ２が回転中心から遠く、錘２０３の重量が重いほど回転モーメントＰ２が大きくなる。一方、錘２０３の回転は梁２０４のバネ定数に依存する力により抑えられ、両者が釣合った位置で梁２０４の変形が止まる。梁２０４により回転を抑える力は、梁２０４のバネ定数と梁２０４のＸ軸方向位置（Ｘｂ２）に依存する。すなわち、梁２０４の変形量は、梁２０４と錘２０３の右半分側の重心のＸ軸方向位置の関係（Ｘｂ２とＸｐ２）、および梁２０４のバネ定数に依存している。
【００７８】
ここで、従来の並列梁型加速度センサ２０１では、Ｘｐ２＜Ｘｂ２となっており、また、梁２０４は錘２０３を直接支持する配置となっていることから、梁２０４の長さを長くすることが困難（梁２０４を長くすると錘２０３が小さくなる）であり、梁２０４のバネ定数を小さくすることが困難であった。そして、上述したようにＸｐ２＜Ｘｂ２の関係となっていることから、Ｘ軸方向の加速度が働いても、梁２０４の変形量は少なく、このため高い感度を得ることができず、３軸加速度センサとして使用することが困難であった。
【００７９】
一方、本発明の加速度センサ１では図４Ａ、図４Ｂに示すように、例えば第３の錘４を第４の梁９より外側（支持枠２の辺部分２Ｄ側）に配置していることから、第１の錘３と第３の錘４の回転軸（Ｙ軸）から紙面右側半分（＋Ｘ側）のＸ軸方向の重心位置（Ｘｐ１）を第１の梁６の幅方向中心位置（Ｘｂ１）より外側に配置（Ｘｐ１＞Ｘｂ１）することが可能となっている。したがって、上述の力関係から、第４の梁９の変形量を従来の加速度センサ２０１より大きくすることができ、Ｘ軸方向の感度を高くすることができる。また、第１乃至第４の梁６，７，８，９は第１乃至第３の錘３，５，４に直接接合するのではなく、第１接合部１１および第２接合部１０を介して接合していることから、第１接合部１１および第２接合部１０のＹ軸方向の寸法を短くすることで、第１乃至第４の梁６，７，８，９の長手方向の長さを容易に長くすることができる。したがって、第１乃至第４の梁６，７，８，９のバネ定数を小さくすることができ、更に、高い感度を得ることが可能となる。
【００８０】
Ｘ軸方向の加速度により第１乃至第４の梁６，７，８，９は、Ｚ軸方向の変形とともに、若干ねじれる形で変形する。特に、第１の錘３のＸ軸方向寸法が狭くなるにつれ、ねじれの変形が増加する。ねじれが生じると、ピエゾ抵抗素子に働く応力の方向がＹ軸方向からずれるため、ピエゾ抵抗素子の抵抗変化も少なくなる。また、各梁６，７，８，９の支持枠２側端部（付け根）が破損しやすくなるため好ましくない。このため、厳密にはＦＥＭ（有限要素法）による解析をおこない、各梁６，７，８，９のＸ軸方向位置の最適条件を調べた。その結果、Ｘ軸方向の感度に関しては、第１の錘３の重さよりも第２の錘５および第３の錘４の重さを重く設定し、第１の梁６と第３の梁８との間隔を１００μｍ以上となるように設定することで、高感度化と破損防止を図れることが判明した。したがって、この条件となるように第１乃至第４の梁６，７，８，９と第１乃至第３の錘３，５，４を配置することが好ましい。
【００８１】
Ｙ軸方向の加速度による第１乃至第３の錘３，５，４の回転運動についても同様である。図６Ａは本発明の加速度センサ１の平面レイアウト（図１Ａと実質的に同じもの）を示し、図６Ｂは図６ＡにおけるVIＢ−VIＢ線矢視断面を示している。図７Ａは、比較のため、従来の加速度センサ２０１の平面レイアウト（図２２と実質的に同じもの）を示し、図７Ｂは図７ＡにおけるVIIＢ−VIIＢ線矢視断面を示している。上述したＸ軸方向の錘の回転をＹ軸方向で考えると、従来の加速度センサ２０１では、錘２０３の回転軸（Ｘ軸）から紙面上側半分（＋Ｙ側）のＹ軸方向の重心位置（Ｙｐ２）は、梁２０４の錘２０３側端部位置（Ｙｂ２）より回転中心側（Ｙｐ２＜Ｙｂ２）となる。一方、本発明の加速度センサ１では図６Ａ、図６Ｂに示すように、例えば第３の梁８を第２接合部１０に接合していることから、第３の梁８の第２接合部１０側端部位置（Ｙｂ１）を第１乃至第３の錘３，５，４の回転軸の紙面上側（＋Ｙ側）の重心位置（Ｙｐ１）の内側（Ｙｐ１＞Ｙｂ１）に容易に設定することができる。したがって、上述のＸ軸方向加速度と同様に、Ｙ軸方向の加速度も高感度で検出することが可能となる。
【００８２】
更にまた、本発明の加速度センサ１では、第１乃至第４の梁６，７，８，９のバネ定数を小さくできることから、上述したＸ軸方向、Ｙ軸方向の感度のみではなく、Ｚ軸方向の感度も高くすることが可能となる。
【００８３】
第１接合部１１および第２接合部１０のＹ軸方向寸法は、第１乃至第４の梁６，７，８，９のＹ軸方向寸法（長さ）より短く設定することが好ましい。更には、上述したようにＹｐ１＞Ｙｂ１となるように設定することが好ましい。但し、第１接合部１１および第２接合部１０のＹ軸方向寸法は、強度的な問題、加工精度の問題があるため、５０μｍ以上に設定することが好ましい。
【００８４】
本発明の３軸加速度センサでは、各軸方向の感度を、第１接合部１１および第２接合部１０のＹ軸方向寸法や、第１乃至第３の錘３，５，４の重量比等により、最適化することができる。したがって、３軸それぞれの方向で感度が同等になるように設定することが好ましい。
【００８５】
また、本発明の並列梁型の３軸加速度センサ１では、第１乃至第４の梁６，７，８，９の長手方向を全て同じ方向（Ｙ軸方向）に揃えているので、加速度センサ１の材料（Ｓｉ等）の結晶軸のうち、高いピエゾ抵抗係数を有する方向をＹ軸方向とすることができる。したがって、十字梁型の３軸加速度センサより高いピエゾ抵抗係数を得ることができ、上述した構造に起因した高感度化に加え、更なる高感度化が可能となる。
【００８６】
ここで、各部の寸法値の一例を具体的に説明する。支持枠２の外形が１．６ｍｍ角、厚みが０．５６ｍｍの場合では、支持枠２のうち第１乃至第４の梁６，７，８，９が接続される辺部分２Ａ，２ＢのＹ軸方向寸法は０．３ｍｍ、残りの辺部分２Ｃ，２ＤのＸ軸方向寸法は０．２ｍｍとした。第１乃至第４の梁６，７，８，９は、幅７０μｍ、厚み５μｍ、長さ０．４６ｍｍとした。また、第１接合部１１および第２接合部１０のＹ軸方向寸法は８０μｍとした。さらに、第１乃至第４の梁６，７，８，９と第１乃至第３の錘３，５，４との間隔、第１乃至第３の錘３，５，４と支持枠２との間隔は、全て５０μｍとした。また、第１の錘３のＸ軸方向寸法は１６０μｍ、第２の錘５，第３の錘４のＸ軸方向寸法は３００μｍとした。もちろん、この値は一例であり、一部異なる寸法値を用いてもよい。また、使用する用途で必要な特性（感度やサイズ）に応じて、支持枠２の外形も任意に選択することができる。
【００８７】
次に、本発明の３軸加速度センサ１と図２０に示した従来の十字梁型の３軸加速度センサ１０１で、各軸方向に１Ｇの加速度（つまり、重力加速度）が働いた場合の出力をＦＥＭ解析により、計算した結果を説明する。本発明の３軸加速度センサ１は、上述したサイズをもつものとし、従来の加速度センサ１０１も外形サイズを同じ（１．６Ｘ１．６Ｘ０．５６ｍｍ）にした上で、梁や錘は感度が最大となるように最適化して計算した（なお、梁の幅、厚み、梁と錘、支持枠との間隔は、加工精度等で限定される値であり、上述した本発明の寸法値と同じ値を使用した）。加速度センサの構成材料としてはＰ型Ｓｉを想定し、（１００）面の＜１１０＞方向でのピエゾ抵抗係数を用いて計算した。ヤング率とポアソン比はそれぞれ１７７ＧＰａと０．０７を使用した。表２に、上述のような条件下での感度（各軸に加速度１Ｇが働いたときの、Ｖｃｃ＝１Ｖでの出力）の計算結果を示している。本発明の並列梁型の３軸加速度センサ１は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸全ての方向に関して、従来の十字梁型の３軸加速度センサ１０１より高い感度を示し、平均約１．５倍の高感度化が図れている。更に、本発明の加速度センサ１では、梁が一方向（Ｙ軸方向）に揃っているため、上述のように、ピエゾ抵抗係数のより高い結晶軸を使用することが可能であり、構造による高感度化に加え、更なる高感度化が可能となる。
【００８８】
例えば、Ｐ型Ｓｉ（１１０）面の＜１１１＞方向を検知軸（Ｙ軸方向）に用いた場合、更に感度が１．３倍に向上する。また、Ｎ型Ｓｉ（１００）面の＜１００＞方向を検知軸（Ｙ軸方向）に用いた場合、ポアソン比が０．２８と大きくなり横歪みが発生するが、本方式は後述するように、各軸間でのクロストークをキャンセル可能なため、Ｐ型Ｓｉ（１００）面の＜１１０＞方向に対して、感度が更に１．４倍向上する。
【表２】
2007003211.tif 000004
【００８９】
図８Ａは本発明の加速度センサ１における接着剤とストッパの配置を説明するための平面レイアウトを示し、図８Ｂは図８ＡにおけるVIIIＢ−VIIIＢ線矢視断面を示している。支持枠２のうち第１乃至第４の梁６，７，８，９が接続されている一対の辺部分２Ａ，２Ｂには、各ピエゾ抵抗素子によって構成されたブリッジ回路の入出力を外部に接続するための複数の電極パッド１８，１８，…が形成されている。支持枠２のうち第１乃至第４の梁６，７，８，９が接続されていない一対の辺部分２Ｃ，２Ｄには、電極パッド１８を形成せずに、梁の破壊を防止するためのストッパ１２を接着するための接着面１３，１３が設定されている。ストッパ１２は、第１乃至第４の梁６，７，８，９に対してＺ軸方向に関して５〜４０μｍ程度の隙間を有する状態に、一対の辺部分２Ｃ，２Ｄの間にまたがって接着剤１４，１４によって取り付けられている。十字梁型の加速度センサ１０１（図２０）では、支持枠１０２の全辺で梁を支持しているため、毛細管現象によりストッパと梁１０４〜１０７との間に接着剤が侵入しやすい。これに対して、本発明の並列梁型の３軸加速度センサ１では、この心配がなく、ストッパ１２の接着が容易となり、作製が容易となる利点がある。
【００９０】
支持枠２は、第１乃至第４の梁６，７，８，９が接続されている各辺部分２Ａ，２ＢのＹ軸方向寸法に比して、第１乃至第４の梁６，７，８，９が接続されていない各辺部分２Ｃ，２ＤのＸ軸方向寸法が短いのが望ましい。そのようにした場合、辺部分２Ａ，２Ｂに電極パッド１８を集中して配置することができる一方、辺部分２Ｃ，２Ｄの側では、Ｘ軸方向に関して支持枠２内の空間を拡張できる。したがって、第１乃至第３の錘３，５，４のＸ軸方向寸法をより大きく形成することができ、第１乃至第３の錘３，５，４を重くすることができる。したがって、３軸方向の感度をいずれも高くすることができる。なお、並列梁型の３軸加速度センサ１では、Ｘ軸方向の感度が他軸に比べ小さくなる傾向があるが、このように第１乃至第３の錘３，５，４のＸ軸方向の重量を大きくすることで、Ｘ軸方向の感度を改善できる。
【００９１】
第１の錘３や第２乃至第３の錘４，５はそれぞれ、Ｘ軸方向の寸法に比してＹ軸方向の寸法が長いことが好ましい。図４Ａ，図４Ｂを用いて述べたように、Ｘ軸方向に関して錘が３つ並んでいることから、錘のＸ軸方向の重心位置Ｘｐ１を大きくしている。Ｙ軸方向に関しては、錘を長く形成することで、錘のＹ軸方向の重心位置Ｙｐ１を大きくすることができる。これにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向の回転モーメントを大きくでき、高い感度を得ることが可能となる。
【００９２】
本発明の３軸加速度センサ１の作製は、従来の半導体加速度センサと同様に、シリコンのドライエッチグもしくはウエットエッチングを利用した、半導体微細加工プロセスにより行うことができる。作製方法は、例えば特許文献５等に開示されているのと同様であり、説明は省略する。
【００９３】
図２を用いて既に、複数のピエゾ抵抗素子の好ましい配置の一例を示した。しかしながら、複数のピエゾ抵抗素子の配置は図２に示したものに限定されず、他の配置によっても、３軸の加速度を独立に（クロストークなく）検出することができる（表１の結果から複数の組合せが存在することが判る）。例えば図２では、Ｙ軸加速度検知用のピエゾ抵抗素子Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、Ｙ軸方向に関して各梁６，７，８，９の接合部側端部（第１接合部１１，第２接合部１０側の端部）に配置されているが、支持枠側端部（辺部分２Ａ，２Ｂ側の端部）に配置された場合であっても、Ｙ軸方向の加速度をクロストークなく検出することができる。ただし、Ｙ軸方向の加速度が働いた場合、固定端である支持枠側端部よりも、自由端（厳密には第１接合部１１，第２接合部１０で固定されているが、第１接合部１１，第２接合部１０も変位するため完全な固定端ではない）である接合部側端部の方がピエゾ抵抗素子に生じる応力が高い。したがって、電気抵抗の変化が大きいため、より高感度が得られる。このため、Ｙ軸加速度検知用のピエゾ抵抗素子Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、接合部側端部に配置されることが好ましい。
【００９４】
また、図２では、Ｘ軸加速度検知用のピエゾ抵抗素子Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、Ｙ軸方向に関して第１乃至第４の梁６，７，８，９の支持枠側端部（辺部分２Ａ，２Ｂ側端部）に配置されているが、接合部側端部（第１接合部１１，第２接合部１０側の端部）に配置された場合であっても、Ｘ軸方向の加速度をクロストークなく検出することができる。また、Ｘ軸方向の加速度が働き、第１乃至第３の錘３，５，４が回転した場合、Ｘ軸方向に関して第１乃至第４の梁６，７，８，９の中心よりも第１の錘３から遠い部位の方が、変形量が多くなる。したがって、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４はそれぞれ、Ｘ軸方向に関して第１乃至第４の梁６，７，８，９の中心よりも第１の錘３から遠い部位に配置されることが好ましい。
【００９５】
Ｚ軸加速度検知用のピエゾ抵抗素子Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４は、第１の梁６と第４の梁９の支持枠側端部（辺部分２Ａ，２Ｂ側端部）と接合部側端部（第１接合部１１，第２接合部１０側の端部）とにそれぞれ配置している。もちろん、第２の梁７と第３の梁８の支持枠側端部と接合部側端部とにそれぞれ配置してもよい。
【００９６】
Ｙ軸、Ｚ軸加速度検知用のピエゾ抵抗素子は、Ｘ軸方向に関して第１乃至第４の梁６，７，８，９の中心よりも第１の錘３から遠い部位または近い部位のいずれに配置してもよい。ただし、同じ軸を検出する４つのピエゾ抵抗素子は、Ｘ軸方向に関して第１乃至第４の梁６，７，８，９の中心よりも第１の錘３から遠い部位または近い部位のいずれか一方に揃えて配置することが好ましい。詳しくは、上述のようにＸ軸方向の加速度が働いた場合、ピエゾ抵抗素子が第１乃至第４の梁６，７，８，９の中心よりも第１の錘３から遠い部位と近い部位とのいずれに配置されているかによって、そのピエゾ抵抗素子の電気抵抗の変化量が若干異なる。このため、仮に、同じ軸を検出する４つのピエゾ抵抗素子の配置として、第１乃至第４の梁６，７，８，９上で中心よりも第１の錘３から遠い部位と近い部位とを組み合わせて採用すると、それらの４つのピエゾ抵抗素子の間で電気抵抗の変化量の相殺ができず、クロストークが発生する。このため、同じ軸を検出する４つのピエゾ抵抗素子は、Ｘ軸方向に関して第１乃至第４の梁６，７，８，９の中心よりも第１の錘３から遠い部位または近い部位のいずれか一方に揃えて配置することが好ましい。これにより、クロストークの低減が可能となる。
【００９７】
図９Ａは本発明の別の実施形態の加速度センサ１Ａの平面レイアウトを示し、図９Ｂは図９ＡにおけるIXＢ−IXＢ線矢視断面を示している。理解の容易のため、図１Ａ、図１Ｂ中の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を用いている（以下同様。）。この加速度センサ１Ａは、それぞれ第１接合部１１および第２接合部１０を通り、支持枠２の一対の辺部分２Ａ，２Ｂの間に接続された薄肉状の第１の連続梁１５と、第２の連続梁１６とを備えている。言い換えれば、この加速度センサ１Ａは、図９Ｂによって良く分かるように、第１接合部１１のＸ軸方向中央部（両端部１１ａ，１１ｂの間に相当する部分）を薄肉にして図１Ａ、図１Ｂ中の第１の梁６と第２の梁７とを一体化するとともに、第２接合部１０のＸ軸方向中央部（両端部１０ａ，１０ｂの間に相当する部分）を薄肉にして図１Ａ、図１Ｂ中の第３の梁８と第４の梁９とを一体化したものである。このような構成とすることにより、梁（第１乃至第２の連続梁１５，１６）のバネ常数をより小さくすることが可能となり、高感度の３軸加速度センサを得ることができる。
【００９８】
図１０は本発明のさらに別の実施形態の加速度センサ１Ｂの平面レイアウトを示している。この加速度センサ１Ｂは、ハンマー形状の第１の錘乃至第３の錘３Ａ，５Ａ，４Ａを備えている。言い換えれば、この加速度センサ１Ｂは、図１Ａ、図１Ｂ中の第１の錘３の両側面にＺ軸方向に延びる凹溝３１，３２を形成するとともに、第２の錘３，第３の錘４の第１の錘３側の側面にそれぞれＺ軸方向に延びる凹溝５１，４１を形成したものである。この形状にすることで、第１乃至第３の錘３Ａ，５Ａ，４Ａの総重量は、図１Ａ、図１Ｂ中のものより減少する。このため、Ｚ軸方向の感度が低下する。Ｘ軸、Ｙ軸方向の感度も低下するが、第１乃至第３の錘３Ａ，５Ａ，４Ａの重心位置をずらすことができることから、Ｚ軸に比べその低下量は少ない。したがって、３軸方向の感度を同等にすることができる。なお、平行梁構造では、一般にＺ軸方向の感度が高いため、３軸方向の感度を同等に設定するために、このような錘形状を用いて調整することができる。
【００９９】
本実施形態では、ピエゾ抵抗素子の電気抵抗変化により３軸加速度の検出を行うものとしたが、これに限られるものではない。従来より知られているように、静電容量の変化を検知する手段、圧電素子により検知する手段等の他の検出手段を使用することもできる。また、本実施形態では、支持枠２が囲む空間に第１乃至第３の錘３，５，４を配置した構成を示したが、逆に、第１乃至第３の錘３，５，４を固定し（支持部とし）、支持枠２を錘として利用しても良い。更に、本実施形態の加速度センサは、３軸方向の加速度を検知できるものであるが、もちろん、１軸や２軸方向の加速度を検知する加速度センサとしても利用できる。
【０１００】
図１１は、図８Ａ，図８Ｂに対応して、加速度センサ１において、ストッパ１２を接着する際の接着面１３の位置を示している。
【０１０１】
既述のように、通常、加速度センサは、落下などで過大な加速度が印加されたとしても、梁に過大な応力がかかって破壊されることが無いように、ストッパ等を接着剤によって基板（支持枠）に接着している。一般に接着剤によってストッパ等を基板に接着して固定すると、ストッパと基板との間の熱膨張係数（線膨張係数）の差によって、基板のストッパ固定部位に熱応力が働く。仮にそのストッパ固定部位に加速度検出用の梁が接続されていると、その梁にも熱応力が働いて、梁が反ることとなる。このため、加速度が働いていないにもかかわらず、加速度センサはその熱応力に応じた出力をする、いわゆる熱応力によるオフセット値を出力することがある。例えば、従来技術の十字梁型構造では、接着剤塗布位置を基板の四方のどの位置に設けたとしても、必ず梁の固定端が存在するため、この熱応力によるオフセット値の発生を防止することはできなかった。また、このオフセット値は、周囲温度等に影響されるため、あらかじめ予測することは難しく、常温状態で加速度センサの補正を行っても周囲温度が変化するとオフセット値が変化するという課題を有していた。
【０１０２】
これに対して、本実施形態の加速度センサ１では、図１１に示すように、ストッパ１２は、支持枠２の第１乃至第４の梁６，７，８，９が接続されていない一対の辺部分２Ｃ，２Ｄの間にまたがって接着剤によって取り付けられている。第１乃至第４の梁６，７，８，９が接続された一対の辺部分２Ａ，２Ｂは、ストッパ１２に固定されるわけではないため、周囲温度が変わっても、支持枠２とストッパ１２との間の熱膨張係数差に起因した第１乃至第４の梁６，７，８，９のバネ定数に対する影響は少ない。したがって、オフセット値（加速度ゼロ時の出力値）の周囲温度による変化が少なく、正確に加速度を出力することができる。ストッパ１２は、熱応力による影響を低減させるため、加速度センサ１と線膨張係数が同等の材料、できれば同じ材料を使用することが好ましい。
【０１０３】
次に、本実施形態の加速度センサ１における感度、オフセット値等の出力補正方法を説明する前提として、ピエゾ抵抗素子の位置ずれについて説明する。
【０１０４】
図１２Ａは、第１乃至第４の梁６，７，８，９に対してピエゾ抵抗素子の位置ずれが生じた例を示している。図１２Ａにおいて、実線は、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、Ｒｘ４、Ｒｙ１、Ｒｙ２、Ｒｙ３、Ｒｙ４、Ｒｚ１、Ｒｚ２、Ｒｚ３、Ｒｚ４の正規な位置を示している。しかし、実際には作製中にフォトリソグラフィ工程でマスクの位置合わせずれが発生する。例えば図１２Ａ中に破線で示すように、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１、Ｒｘ２、Ｒｘ３、Ｒｘ４、Ｒｙ１、Ｒｙ２、Ｒｙ３、Ｒｙ４、Ｒｚ１、Ｒｚ２、Ｒｚ３、Ｒｚ４がＸ軸方向にδ（数μｍ）だけ位置ずれする場合がある。なお、図１２Ｂは、図１２Ａ中のXIIＢ部分（○で囲まれた部分）を拡大して示している。ここで、注目すべきは、本実施形態の加速度センサ１は、第１乃至第４の梁６，７，８，９が全てＹ軸方向に細長く延在して設けられている並行梁型であるため、各梁６，７，８，９上でピエゾ抵抗素子がいずれも、正規な位置から各梁の幅方向に位置ずれすることである。
【０１０５】
図１３は、図１２ＡにおけるXIII-XIII線の部分を側方から見たところを模式的に示している。この図１３の例では、Ｚ軸方向に加速度が作用して、第１の梁６、第３の８が撓んでいる状況にある。なお、Ｚ軸方向の加速度のみが作用した場合、第２の梁７、第４の梁９は、第１の梁６、第３の８と左右対称な撓みを示すため、図示を省略している。この図１３から分かるように、第１乃至第４の梁６，７，８，９に対してピエゾ抵抗素子のＸ軸方向の位置ずれ（図１２Ａ）が生じた場合であっても、梁の撓み曲線に対する各ピエゾ抵抗素子の位置は同じに保たれる。この点に関して、本実施形態の加速度センサ１の第１乃至第４の梁６，７，８，９は、１次元梁として考えることができる。
【０１０６】
これに対して、図２０に示したような十字梁型加速度センサ１０１では、梁１０４〜１０７に対してピエゾ抵抗素子がＸ軸方向に位置ずれした場合、梁１０６，１０７上ではその梁の幅方向に位置ずれするが、梁１０４，１０５上ではその梁の長手方向に位置ずれする。このため、Ｚ軸方向に加速度が作用したとき、各梁の撓み曲線に対するピエゾ抵抗素子の位置が、梁１０６，１０７と梁１０４，１０５との間で互いに異なることになる。このため、各軸方向の感度、オフセット値にずれが生じることなり、１方向にのみ加速度を印加しても補正を行うことができなくなる。
【０１０７】
図１４は、梁に対してピエゾ抵抗素子がＸ軸方向に５μｍずれた場合の感度比（５μｍずれのある時の感度／ずれの無い時の感度）を、並行梁型と十字梁型とで比較して示している。実線で示したものは、並行梁型の感度であり、破線で示したものは十字梁型の感度である。図１４から分かるように、並行梁型のＹ軸感度と十字梁型のＹ軸感度は略同等であるが、Ｘ軸感度、Ｚ軸感度では、並行梁型の方が感度比１に対するずれが極めて少ない。この理由は、上記のように、本実施形態の加速度センサ１の第１乃至第４の梁６，７，８，９は、１次元梁として考えることができることに起因する。
【０１０８】
したがって、感度、オフセット値を補正する際、Ｘ軸方向の位置ずれによる影響は殆どなく、Ｙ軸方向の位置ずれのみによって、オフセット値、感度が変化することとなる。このことから、本実施形態の加速度センサ１については、次に述べるようにＺ軸方向のみに加速度を印加することで補正を行うことができる。
【０１０９】
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の感度比をそれぞれＸｓ、Ｙｓ、Ｚｓで表し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のオフセット値をそれぞれＸ０、Ｙ０、Ｚ０で表すものとする。
【０１１０】
Ｚ軸方向に加速度を印加したとき、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の出力電圧として、それぞれＶｘ１＝Ｘ０、Ｖｙ１＝Ｙ０、Ｖｚ１＝Ｚｓ＋Ｚ０を得ることができる。このうち、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向には加速度が印加されていないので、Ｘ０、Ｙ０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のオフセット値である。図１４から分かるように、本実施形態の加速度センサ１では、Ｚ軸方向の感度比は略１であるのでＺｓは設計値の値Ｚｍを用いて、Ｚｓ＝Ｚｍとすることができ、その他の軸方向の感度も同じ抵抗素子で構成されているのでＺｓ＝Ｘｓ＝Ｙｓとすることができる。したがって、上述のＺ軸方向の出力電圧Ｖｚ１＝Ｚｓ＋Ｚ０でにおいて、Ｚｓ＝Ｚｍと置き換えられる。この結果、Ｚ軸方向のオフセット値Ｚ０が、Ｚ０＝Ｖｓ１−Ｚｓ＝Ｖｓ１−Ｚｍとして求められる。これによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の感度比Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のオフセット値Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０を全て得ることができる。したがって、１方向（Ｚ軸方向）のみに加速度を印加することで、各軸方向の補正を簡単に行うことが可能となる。
【０１１１】
なお、従来例に関して述べたように、実際に加速度センサ１に対して測定すべき加速度がかかった場合のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の生の出力電圧Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚは、次式（２）の計算を実行することにより補正される（補正された出力値をＸｇ、Ｙｇ、Ｚｇとする。）。
Ｘｇ＝（Ｖｘ−Ｘ０）／Ｘｓ
Ｙｇ＝（Ｖｙ−Ｙ０）／Ｙｓ
Ｚｇ＝（Ｖｚ−Ｚ０）／Ｚｓ                         …（２）
【０１１２】
図１５は、梁に対してピエゾ抵抗素子がＹ軸方向に５μｍずれた場合の感度比を、並行梁型と十字梁型とで比較して示している。
【０１１３】
図１５より、十字梁型の各軸方向の感度は、０．９７から１．００３程度までばらついていることが分かる。図１４と図１５の十字梁型の感度比較結果から、十字梁型の場合はＸ軸方向にずれても、Ｙ軸方向にずれても、感度が大きく変わるために、Ｚ軸方向に加速度を印加した時、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のどちら方向にずれて感度が変化しているかわからない。
【０１１４】
これに対して、並行梁型の場合は、前述のようにＸ軸方向にずれても感度の変化はないので、Ｙ軸方向のみのずれが影響する。したがって、梁に対してピエゾ抵抗素子が５μｍずれた場合の各軸方向の感度のずれをパターンずれ量を変数とした図１６のような直線のグラフで表すことによって、５μｍ以下のパターンずれ量に対応した補正を行うことができる。その補正方法は上述のＸ軸方向のパターンずれでの補正方法と略同様であるが、次の点が異なる。すなわち、Ｘ軸方向のずれでは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の全ての感度ずれを略同一と見なすことができたが、Ｙ軸方向のずれでは、図１６を用いて各軸方向の感度ずれを補正する。例えば、ピエゾ抵抗形成時のパターン形成の位置ずれ検査のデータを用い、その位置ずれ量が３μｍであった場合、図１６からＺ軸方向の感度比のずれは０．９８１、Ｙ軸方向は０．９７８、Ｚ軸方向は０．９７５となる。
【０１１５】
次にＺ軸方向に加速度を印加し、Ｖｘ１＝Ｘ０、Ｖｙ１＝Ｙ０、Ｖｚ１＝Ｚｓ＋Ｚ０を得る。Ｚｓ＝Ｚｍ・０．９８１であるから、Ｚ軸方向のオフセット値Ｚ０を、Ｚ０＝Ｖｓ１−Ｚｓ＝Ｖｓ１−Ｚｍ・０．９８１から求めることができる。またＸ軸方向の感度、Ｙ軸方向の感度、はＸｓ＝Ｚｍ・０．９７５、Ｙｓ＝Ｚｍ・９７８とすることができる。ここでＺｍは設計値である。
【０１１６】
これによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の感度比Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のオフセット値Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０を全て得ることができる。したがって、１方向（Ｚ軸方向）のみに加速度を印加することで各軸方向の補正を簡単に行うことが可能となる。特にこの１方向に印加する加速度を重力（自重）とすれば、加速度センサの出力の補正のために加速度発生装置などを用意する必要がなく、簡単に補正を簡単に行うことができる。したがって、１方向に印加する加速度は重力であることが望ましい。
【０１１７】
また、図１７に示すように、加速度センサ２０（図１Ａ、図１Ｂに示した加速度センサ１と同じもの）と補正回路２１とを連結し、加速度センサ２０の生出力を補正回路２１に入力し、補正回路２１内で上記式（２）の補正を電気的に行うことによって、リアルタイムで常に補正した値を出力することが可能となる。
【０１１８】
図１８は、このようにして、複数の加速度センサ２０を対象とし、それらの出力を補正した場合の結果に示している。図１８の横軸は、個数を示しており、縦軸は出力誤差を示している。図１８から、１１個の各方向の誤差は０．０２％以内に収まっており、本方法によって、十分な補正が可能であることが分かる。
【０１１９】
図１９は、ウエハ状態で加速度センサの補正を行うための検査装置の概略構成を示している。ウエハ２２０上には加速度センサ１が行列状に多数形成されているものとする。この検査装置は、加速度センサ１に設けられている電極パッド１８（図１Ａ参照）に接触可能な複数のプローブ群２２３と、プローブ群２２３に電気的に接続された配線２２４と、加速度センサ１に電気信号を印加するとともに加速度センサ１からの出力を演算処理する測定装置２２５とを備えている。
【０１２０】
検査を行う場合、まず、台座２２１上にウエハ２２０を載置する。加速度センサ１に設けられている複数の電極パッド１８，１８，…（図１Ａ参照）に同時に複数のプローブ群２２３を接触させ、重力方向すなわち、Ｚ軸方向に加速度を印加する。これによって上述の感度、オフセット値を得ることができ、加速度センサの補正を行うことができる。
【０１２１】
なお、図１９は、簡単のため、加速度センサ１つに対してプローブ群２２３を接触させたところを示しているが、これに限られるものではない。複数の加速度センサ１に対して同時にプローブ群２２３をそれぞれ並行して接触させても良い。そのようにした場合、ウエハ２２０内の各加速度センサ１の位置を記憶するとともに、各加速度センサ１ごとに求めた感度比およびオフセット値を対応づけて記憶すれば、複数の加速度センサの出力を一度に補正することができる。
【０１２２】
加速度センサ１を単体で個々に補正を行うよりも、ウエハ状態で補正を行った方が検査のためのセッティングを１回で行うことができ、検査時間の短縮を図ることが可能となる。しかし、従来技術のように３軸方向での補正が必要な場合、ウエハ全体を保持したまま３軸方向に回転する機構を設けると、検査装置が大型化するという課題があった。
【０１２３】
これに対して、本実施形態では、１方向（Ｚ軸方向）のみに加速度を印加することで加速度センサ１の出力の補正が可能となる。したがって、ウエハ全体を水平に保持したままで補正が可能であり、３軸方向に回転する機構が不要となり、検査装置の簡略、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１Ａ】本発明の一実施形態の３軸加速度センサの構成を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＩＢ−ＩＢ線矢視断面図である。
【図２】図１の３軸加速度センサにおけるピエゾ抵抗素子の配置を示す図である。
【図３】図１の３軸加速度センサにおけるピエゾ抵抗素子によって構成されたブリッジ回路を示す図である。
【図４Ａ】図１の３軸加速度センサの、Ｘ軸方向加速度に対する感度を説明するための平面図である。
【図４Ｂ】図４ＡにおけるIVＢ−IVＢ線矢視断面図である。
【図５Ａ】従来の１軸加速度センサの、Ｘ軸方向加速度に対する感度を説明するための平面図である。
【図５Ｂ】図５ＡにおけるＶＢ−ＶＢ線矢視断面図である。
【図６Ａ】図１の３軸加速度センサの、Ｙ軸方向加速度に対する感度を説明するための平面図である。
【図６Ｂ】図６ＡにおけるVIＢ−VIＢ線矢視断面図である。
【図７Ａ】従来の１軸加速度センサの、Ｙ軸方向加速度に対する感度を説明するための平面図である。
【図７Ｂ】図７ＡにおけるVIIＢ−VIIＢ線矢視断面図である。
【図８Ａ】図１の３軸加速度センサに対する接着剤とストッパの配置を示す平面図である。
【図８Ｂ】図８ＡにおけるVIIIＢ−VIIIＢ線矢視断面図である。
【図９Ａ】本発明の別の実施形態の３軸加速度センサの構成を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９ＡにおけるIXＢ−IXＢ線矢視断面である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態の３軸加速度センサの構成を示す平面図である。
【図１１】図８Ａ，図８Ｂに対応した３軸加速度センサの斜視図である。
【図１２Ａ】図１の３軸加速度センサにおけるピエゾ抵抗素子の位置ずれを説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡにおけるXIIＢ部分を拡大して示す図である。
【図１３】Ｚ軸方向に加速度が印加された場合の、図１２ＡにおけるXIII-XIII断面を側方から見たところを模式的に示す図である。
【図１４】各梁に対してピエゾ抵抗素子がＸ軸方向にずれたときの各軸方向の感度を、並行梁型と十字梁型とで比較して示す図である。
【図１５】各梁に対してピエゾ抵抗素子がＹ軸方向にずれたときの各軸方向の感度を、並行梁型と十字梁型とで比較して示す図である。
【図１６】ずれ量と感度比との関係を示す図である。
【図１７】加速度センサの生出力を補正回路を通して補正して出力するブロック構成を示す図である。
【図１８】複数の加速度センサについて補正を行ったときの出力誤差を示す図である。
【図１９】ウエハ状態で加速度センサの補正を行うための検査装置の概略構成を示す図である。
【図２０】従来の３軸加速度センサの構成を示す平面図である。
【図２１Ａ】従来の３軸加速度センサのピエゾ抵抗素子によるＸ軸方向、Ｙ軸方向に関するブリッジ回路を示す概略図である。
【図２１Ｂ】従来の３軸加速度センサのピエゾ抵抗素子によるＺ軸方向に関するブリッジ回路を示す概略図である。
【図２２】従来の１軸加速度センサの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１Ａ、１Ｂ  加速度センサ
２  支持枠
３、３Ａ  第１の錘
４、４Ａ  第３の錘
５、５Ａ  第２の錘
６  第１の梁
７  第２の梁
８  第３の梁
９  第４の梁
１０  第２接合部
１１  第１接合部
１２  ストッパ
１３  接着面
１４  接着剤
１５  第１の連続梁
１６  第２の連続梁
１８  電極パッド
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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