(57)【要約】【課題】可動電極の支持基板への直接的接触を防止する。【解決手段】半導体層２のアンカ部３にビーム部４を介して非対称な質量バランスとなるように可動支持され、半導体層２の厚み方向の物理量の変位に応じて動作する可動電極５と、半導体層２を支持する絶縁層２０上に形成された固定電極６とを相互に間隙を介して対向配置し、可動電極５と固定電極６との間隙の大きさに応じて検出される静電容量に基づき物理量を検出する静電容量式センサ１において、可動電極５が、絶縁層２０との対向面５ｓに絶縁層２０との直接的接触を回避するストッパ１３を有することで実現する。【選択図】図１
2007298405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層の固定部分にビーム部を介して非対称な質量バランスとなるように可動支持され、前記半導体層の厚み方向の物理量の変位に応じて動作する第１可動電極と、前記半導体層を支持する支持基板上に形成された第１固定電極とを相互に間隙を介して対向配置し、前記第１可動電極と前記第１固定電極との間隙の大きさに応じて検出される静電容量に基づき物理量を検出する第１検出部を備える静電容量式センサにおいて、
前記第１可動電極は、前記支持基板との対向面に前記支持基板との直接的接触を回避する第１ストッパを有すること
を特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記第１ストッパは、当該静電容量式センサにおいて形成される他の層と同一の層として形成されていること
を特徴とする請求項１記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記半導体層の固定部分にビーム部を介して可動支持され、前記半導体層の面方向の物理量の変位に応じて動作する第２可動電極と、前記半導体層によって形成された第２固定電極とを相互に間隙を介して対向配置し、前記第２可動電極と前記第２可動電極との間隙の大きさに応じて検出される静電容量に基づき物理量を検出する第２検出部を備え、
前記第２可動電極は、前記支持基板との対向面に、前記第１可動電極が有する前記第１ストッパと同一プロセスで形成された第２ストッパを有すること
を特徴とする請求項１記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記第１ストッパが酸化膜にて形成されていること
を特徴とする請求項１記載の静電容量式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定電極と可動電極との間の静電容量を検出することにより所定の物理量を検出する静電容量式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固定部に弾性要素を介して可動電極が支持された構造を形成し、作用した外力等に応じて可動電極が固定電極に対して接離可能となるようにして、これら電極間の静電容量の変化を検出することで加速度や角速度等の種々の物理量を検出できるようにした静電容量式センサが知られている。
【０００３】
このような静電容量式センサとして、加速度などの物理量により変位する１個のマス部により、垂直軸方向の物理量を検出することができるように構成された静電容量式センサが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】米国特許第６９３５１７５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、マス部を非対称に重心バランスを崩すように支持し、垂直方向へと加わる加速度に応じたマス部の回転による位置変位による静電容量の変化を検出することで加速度を検出できる加速度計が開示されている。このようにマス部が位置変位する可動機構を有する静電容量式センサでは、位置変位によるマス部と基板との衝突によってマス部が欠けるなど構造が破損してしまうことがないような構成を有している。
【０００５】
特許文献１では、マス部の先端が点接触、面接触により衝突する可能性のあるガラス基板上に谷となる構造や凹部を設けマス部の位置変位によるガラス基板への衝突を回避するとともに、ガラス基板上にストッパを設けマス部の先端の衝突を防止している。
【０００６】
しかしながら、ガラス基板上に谷となる構造や凹部を設けるには、深さ方向の精度が低く、仕上げ表面も粗いサンドブラストなどによる加工が必要である。したがって、このような加工処理によって形成された谷となる構造や凹部に接触したマス部の先端は、破損してしまうといった虞がある。また、ガラス基板上に設けたストッパは、接合ずれにより位置ずれを生じやすく、衝突を回避する機能としての信頼性が低いといった問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、可動電極の支持基板に対する直接的接触を確実に回避し、可動電極の破損を防止することができる静電容量式センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の静電容量式センサは、半導体層の固定部分にビーム部を介して非対称な質量バランスとなるように可動支持され、前記半導体層の厚み方向の物理量の変位に応じて動作する第１可動電極と、前記半導体層を支持する支持基板上に形成された第１固定電極とを相互に間隙を介して対向配置し、前記第１可動電極と前記第１固定電極との間隙の大きさに応じて検出される静電容量に基づき物理量を検出する第１検出部を備える静電容量式センサにおいて、前記第１可動電極が、前記支持基板との対向面に前記支持基板との直接的接触を回避する第１ストッパを有することで上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、可動電極の支持基板に対する直接的接触を確実に回避し、可動電極の破損を防止すること可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
［静電容量式センサの構成］
図１、図２、図３を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す静電容量式センサ１の構成について説明する。この静電容量式センサ１は、図１の紙面に向かって垂直な方向の加速度や角速度など、種々の物理量を検出することができる。
【００１２】
図１は、静電容量式センサの半導体層２を示した平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線で、図３は、図１のＢ−Ｂ線で半導体層２を切断するように静電容量式センサ１を切断した様子を示した断面図である。半導体層２は、単結晶シリコンであり、図１乃至図３に示すように、半導体プロセスにより単結晶シリコン基板に間隙１０を形成することで、アンカ部３、ビーム部４、可動電極５、フレーム部７、電位取出部８が形成されている。
【００１３】
図２、図３に示すように、静電容量式センサ１は、この半導体層２の表裏両面にガラス基板などの絶縁層２０，２１を、例えば、陽極接合などをして接合することで形成される。これら半導体層２と絶縁層２０，２１との接合面には、比較的浅い凹部２２が形成されており、半導体層２各部の絶縁性や可動電極５の動作性の確保が図られている。なお、本発明の第１の実施の形態では、半導体層２と絶縁層２０との接合面については、半導体層２側に凹部２２を設ける一方、半導体層２と絶縁層２１との接合面については、絶縁層２１側に凹部２２を設けている。
【００１４】
また、絶縁層２０の表面２０ａ上には導体層２３が成膜されており、半導体層２の各部の電位を取得するための電極として用いられる。本発明の第１の実施の形態では、絶縁層２０にサンドブラスト加工等によって貫通孔２４を形成して半導体層２の表面（絶縁層２０側の表面）の一部を露出させておき、絶縁層２０の表面上から貫通孔２４の内周面上および半導体層２の表面（図２ではアンカ部３の表面）上にかけて電気的に接続された一連の導体層２３を成膜するようにして、当該導体層２３から半導体層２内の各部の電位を検出できるようにしてある。なお、絶縁層２０の表面上は、樹脂層（図示せず）によって被覆（モールド成形）するのが好適である。
【００１５】
半導体層２は、図１に示すように、全体として平面視で略長方形状に形成されており、フレーム部７が、その半導体層２の四つの周縁（四辺）に沿って略一定幅で枠状に設けられている。
【００１６】
間隙１０は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などにより垂直エッチング加工をすることで、間隙１０の側壁面を半導体層２の表面と垂直となるように形成される。このようにして、垂直エッチング加工により形成された間隙１０の側壁面同士は、互いに略平行に対向することになる。反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を備えたエッチング装置によるＩＣＰ加工を利用することができる。
【００１７】
フレーム部７の内側には、半導体層２の平面視略中央位置よりフレーム部７の一長辺側（図１の上側）に僅かにずれた位置に、矩形断面（本発明の第１の実施の形態では略正方形断面）を有する柱状のアンカ部３が設けられており、このアンカ部３のフレーム部７の短辺に対向する一対の側壁からビーム部４，４が、それぞれフレーム部７の長辺と略平行に延伸している。なお、本発明の第１の実施の形態では、図２および図３に示すように、アンカ部３を絶縁層２０のみに当接（接合）させているが、さらにもう一方の絶縁層２１に当接（接合）させるようにしてもよい。
【００１８】
ビーム部４は、図４に示すような一定の矩形（略長方形）断面を有する梁として構成されている。一例として、半導体層２の厚み方向に沿うビーム部４の厚みｈを１０μｍ以上（５００μｍ以下）とし、半導体層２の表面に沿う方向であるビーム部４の幅ｗを３〜１０μｍ程度とすることができる。
【００１９】
そして、このビーム部４は、一定の断面でフレーム部７の長辺に沿う方向に延伸し、アンカ部３側の端部４ａに対して反対側となる端部４ｂが可動電極５に接続されている。
【００２０】
可動電極５は、フレーム部７の内周面７ａに間隙１０をもって対向する平面視で略矩形状の外周面５ｄを備えるとともに、アンカ部３およびビーム部４，４の外側を間隙１０をもって囲むように形成されている。すなわち、可動電極５は、図１に示すように、アンカ部３およびビーム部４，４に対して、フレーム部７の一長辺側（図１の下側）には、間隙１０を空けて略矩形状の大板部５ａを備える一方、フレーム部７の他の長辺側（図１の上側）には、間隙１０を空けて略矩形状の小板部５ｂを備えており、これら大板部５ａと小板部５ｂとが、フレーム部７の短辺に沿う一対の接続部５ｃ，５ｃを介して相互に接続された形状となっている。そして、ビーム部４，４はそれぞれ対応する接続部５ｃ，５ｃの略中央部に接続されている。大板部５ａ、小板部５ｂは、それぞれ１枚の単結晶シリコン基板から形成されているため、小板部５ｂよりサイズの大きい大板部５ａの質量が大きくなっている。
【００２１】
このように可動電極５が、静電容量式センサ１の固定部としてのアンカ部３にビーム部４，４を介して非対称な質量バランスで可動支持された構造は、半導体層２に間隙１０を形成するとともに半導体層２および絶縁層２０，２１のうち少なくともいずれか一方に凹部２２を形成することで得ることができる。よって、アンカ部３、ビーム部４，４、および可動電極５は、半導体層２の一部として一体に構成されており、それらアンカ部３、ビーム部４，４、および可動電極５の電位は、ほぼ等電位とみなすことができる。
【００２２】
ビーム部４，４は、フレーム部７に対して可動電極５を弾性的に可動支持するバネ要素として機能する。本発明の第１の実施の形態では、図４に示すように、ビーム部４，４は、静電容量式センサ１の厚み方向に長い断面（ビーム部４の延伸軸に垂直な断面）を有しているため、当該厚み方向には撓みにくい。また、可動電極５は、ビーム部４，４を挟んで相互に対向する質量の異なる大板部５ａと小板部５ｂとを備えているため、静電容量式センサ１に厚み方向の加速度が生じると、大板部５ａおよび小板部５ｂに作用する慣性力の差によるビーム部４，４のねじりにより、ビーム部４，４を中心として揺動することになる。すなわち、本発明の第１の実施の形態では、ビーム部４，４はねじりビーム（トーションビーム）として機能することになる。
【００２３】
そして、本実施の形態では、可動電極５の大板部５ａおよび小板部５ｂのそれぞれに対向するように絶縁層２０の下面２０ｂに固定電極６Ａ，６Ｂを設け、大板部５ａと固定電極６Ａとの間の静電容量、および小板部５ｂと固定電極６Ｂとの間の静電容量を検出することで、これら間隙１０の変化、ひいては静電容量式センサ１の固定部に対する可動電極５の揺動姿勢の変化を得ることができるようになっている。
【００２４】
［静電容量検出の原理］
図５（ａ）は、可動電極５が揺動することなく絶縁層２０の下面２０ｂに対して平行な姿勢にある状態を示している。この状態では、大板部５ａと固定電極６Ａとの間の間隙２５ａの大きさと、小板部５ｂと固定電極６Ｂとの間の間隙２５ｂの大きさとが等しくなるため、大板部５ａおよび固定電極６Ａの相互対向面積と、小板部５ｂおよび固定電極６Ｂの相互対向面積とを等しくしてある場合には、大板部５ａと固定電極６Ａとの間の静電容量と、小板部５ｂと固定電極６Ｂとの間の静電容量とは等しくなる。
【００２５】
図５（ｂ）は、可動電極５が揺動して絶縁層２０の下面２０ｂに対して傾き、大板部５ａが固定電極６Ａから離れるとともに、小板部５ｂが固定電極６Ｂに近接した状態を示している。この状態では、図５（ａ）の状態に比べて、間隙２５ａは大きくなり、間隙２５ｂは小さくなるから、大板部５ａと固定電極６Ａとの間の静電容量は小さくなり、小板部５ｂと固定電極６Ｂとの間の静電容量は大きくなる。
【００２６】
図５（ｃ）は、可動電極５が揺動して絶縁層２０の下面２０ｂに対して傾き、大板部５ａが固定電極６Ａに近接するとともに、小板部５ｂが固定電極６Ｂから離間した状態を示している。この状態では、図５（ａ）の状態に比べて、間隙２５ａは小さくなり、間隙２５ｂは大きくなるから、大板部５ａと固定電極６Ａとの間の静電容量は大きくなり、小板部５ｂと固定電極６Ｂとの間の静電容量は小さくなる。
【００２７】
したがって、大板部５ａと固定電極６Ａとの間の間隙２５ａを検知ギャップとする静電容量と、小板部５ｂと固定電極６Ｂとの間の間隙２５ｂを検知ギャップとする静電容量との差動出力から、Ｃ−Ｖ変換することで得られる電圧波形を求め当該静電容量式センサ１に加えられた種々の物理量を検出することができる。
【００２８】
このような静電容量は、可動電極５および固定電極６Ａ，６Ｂの電位から取得することができる。本発明の第１の実施の形態では、図１および図２に示すように、アンカ部３上の絶縁層２０には貫通孔２４が形成されており、可動電極５の電位は、この貫通孔２４の内面に形成した導体層２３を介して取り出される。
【００２９】
一方、固定電極６は、絶縁層２０の下面２０ｂ上に導体層（例えばアルミニウム合金の層）として形成してある。固定電極６を成膜する工程では、固定電極６と一続きの導体層として、配線パターン１１および端子部９も同時に成膜される。したがって、固定電極６の電位は、配線パターン１１および端子部９、半導体層２に形成された電位取出部８、ならびに電位取出部８上の絶縁層２０に形成された導体層２３を介して取り出されるようになっている。
【００３０】
［電位取出部８の構成］
ここで、図６を参照して、電位取出部８の構成について説明する。図６（ａ）は、電位取出部８を拡大して示した図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＣ−Ｃ線で切断した様子を示す断面図であり、図６（ｃ）は、絶縁層２０と半導体層２とを接合する前段における様子を示した断面図である。
【００３１】
図６に示すように、電位取出部８は、半導体層２に形成した間隙１０や半導体層２または絶縁層２１に形成した凹部２２によって、可動電極５やフレーム部７等の半導体層２の他の部分と絶縁され、略円柱状に形成されるパッド部８ａと、パッド部８ａからフレーム部７の短辺に沿って細長く伸びる台座部８ｂとを備えている。そして、この台座部８ｂの端子部９に対応する部分を切り欠くように平坦な底面８ｃを備える凹部２６が形成されている。そして、この底面８ｃ上には下敷層２７（例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ２）の層）が形成され、さらに、この下敷層２７と隣接した位置にほぼ同じ高さの導体層２８が形成されるとともに、下敷層２７の上面から導体層２８の上面にかけて、フレーム状の山部１２ａを連設してなる平面視で略梯子状の接点部１２が形成される。このとき、導体層２８および接点部１２は、同一の導体材料（例えばアルミニウム合金等）による層として形成することができる。
【００３２】
ここで、本発明の第１の実施の形態では、図６（ｃ）に示すように、接点部１２の山部１２ａを、半導体層２の上面２ａより上に高さδｈだけ突出するように高く形成し、これにより、半導体層２と絶縁層２０とを接合するときに、端子部９によって山部１２ａが押圧されて塑性変形し、山部１２ａ（接点部１２）と端子部９との間での接触および導通がより確実なものとなるようにしている。
【００３３】
［ストッパ１３の構成］
静電容量式センサ１では、半導体層２と絶縁層２０との接合面において、半導体層２側に凹部２２を設けるようにしている。凹部２２は、半導体層２を絶縁層２０に接合し、間隙１０を形成する前段において、ウェットエッチングやドライエッチングといった種々のエッチング処理により形成しておく。
【００３４】
この凹部２２は、図５を用いて説明した検知ギャップである大板部５ａと固定電極６Ａとの間の間隙２５ａ、小板部５ｂと固定電極６Ｂとの間の間隙２５ｂの検知ギャップ間の距離を規定することになる。静電容量をＣ、対向面積をＳ、検知ギャップ間の距離をｄ、誘電率をεとした場合の静電容量Ｃの基本式である“Ｃ＝εＳ／ｄ  ”からも分かるように、検知ギャップ間の距離は、高い精度で形成する必要がある。精度の高い検出感度を確保するためには、検知ギャップ間の距離をある程度短くする必要があり、可動電極５と固定電極６Ａ，６Ｂとは、過大な物理量によっては衝突（接触）してしまう虞を常に有している。
【００３５】
そこで、図１に示すように、大板部５ａおよび小板部５ｂの表面上の適宜位置にはストッパ１３が設けられており、過大な物理量が加えられた場合において、可動電極５と固定電極６Ａ，６Ｂとが直接的に衝突して損傷するのを抑制することができるようになっている。
【００３６】
図１、図３に示すように、ストッパ１３を設ける位置は、アンカ部３で支持されたビーム部４を中心とするねじれ動作によって絶縁層２０と衝突が想定される、絶縁層２０との対向面５ｓ上の大板部５ａ、小板部５ｂの長辺近傍領域である。
【００３７】
ストッパ１３は、アルミニウム合金などの金属材料やＳｉＯ２などの酸化膜で形成することができる。図７は、図１に示すＢ−Ｂ断面を簡略化して示した断面図である。図７に示すように、ビーム部４を中心とするねじれ動作によって、可動電極５の大板部５ａが上方に、小板部５ｂが下方へと移動した場合、図７の領域Ｐに示すようにストッパ１３は、絶縁層２０と面接触ではなく、点接触または線接触することになる。
【００３８】
したがって、ストッパ１３を、柔らかい材料を用いて形成した場合、絶縁層２０との衝突により変形してしまう可能性が高くなってしまう。そこで、ストッパ１３を変形しにくい酸化膜などで形成すると、過大な物理量が加えられた場合の可動電極５と固定電極６Ａ，６Ｂの衝突防止機能が非常に高くなる。
【００３９】
また、静電容量式センサ１は、静電容量式であることから金属材料でストッパ１３を形成すると、絶縁層２０にストッパ１３が衝突した場合に寄生容量成分を発生しやすくなってしまう。したがって、金属材料を用いてストッパ１３を形成するよりも絶縁部材として機能する酸化膜によってストッパ１３を形成した方が、衝突時の寄生容量成分を低減することができ、安定して静電容量を検出することができるという利点がある。
【００４０】
このストッパ１３は、静電容量式センサ１に形成される他の層と同一の層として形成することで製造工程を簡略化することができる。
【００４１】
例えば、上述した電位取出部８を構成する酸化膜であるＳｉＯ２などで形成された下敷層２７や、アルミニウム合金といった金属材料などで形成された導体層２８、接点部１２といった、ストッパ１３を形成可能な材料と同一材料を用いた他の層の形成工程と同一工程でストッパ１３を形成するようにすれば、これらを別途形成する場合に比べて製造の手間が減り、製造コストを低減することができる。
【００４２】
図６を用いて説明した電位取出部８において、台座部８ｂを切り欠くように形成された平坦な底面８ｃを備える凹部２６は、凹部２２を形成する際にエッチング処理により形成されるため下敷層２７、導体層２８、接点部１２が形成される工程で、ストッパ１３を容易に形成することができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
続いて、図８，図９を用いて、本発明の第２の実施の形態として示す静電容量式センサ３０の構成について説明する。第２の実施の形態として示す静電容量式センサ３０は、上述した第１の実施の形態として示す半導体層２の厚み方向である垂直方向の物理量を検出する静電容量式センサ１に、さらに半導体層２の面方向である水平方向の物理量を検出することができるように構成したものである。
【００４４】
図８は、静電容量式センサ３０の半導体層２を示した平面図である。図８に示すように、半導体層２は、半導体基板に公知の半導体プロセスにより間隙１０を形成することで、垂直方向の物理量を検出する垂直方向検出部３０Ａと、水平方向の物理量を検出する水平方向検出部３０Ｂと、これらを囲むフレーム部７とが形成されている。なお、垂直方向検出部３０Ａは、静電容量式センサ１と全く同一の構成であるため、必要に応じて適宜説明をするものとし詳細な説明を省略する。
【００４５】
間隙１０は、第１の実施の形態として示す静電容量式センサ１における間隙１０と同様に、反応性イオンエッチングなどにより垂直エッチング加工をすることで、間隙１０の側壁面を半導体層２の表面と垂直となるように形成される。このようにして、垂直エッチング加工により形成された間隙１０の側壁面同士は、互いに略平行に対向することになる。反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマを備えたエッチング装置によるＩＣＰ加工を利用することができる。
【００４６】
図８に示すように、水平方向検出部３０Ｂの半導体層２には、支持部３３、ビーム部３４、可動電極３５、固定電極３６とが形成されている。
【００４７】
図９は、図８のＤ−Ｄ線で半導体層２を切断するように静電容量式センサ３０を切断した様子を示した断面図である。図９に示すように、静電容量式センサ３０は、この半導体層２の表裏両面にガラス基板などの絶縁層２０，２１を、例えば、陽極接合などをして接合することで形成される。これら半導体層２と絶縁層２０，２１との接合面には、比較的浅い凹部４２が形成されており、半導体層２各部の絶縁性や可動電極５の動作性の確保が図られている。なお、本発明の第２の実施の形態では、水平方向検出部３０Ｂの半導体層２と絶縁層２０との接合面については、半導体層２側に凹部４２を設ける一方、水平方向検出部３０Ｂの半導体層２と絶縁層２１との接合面については、絶縁層２１側に凹部４２を設けている。
【００４８】
図８に示すように、支持部３３は、可動電極３５を介して可動電極３５の長辺側にそれぞれ１つずつ設けられ、可動電極３５の長辺に沿って平行に略一定幅で延設されている。このように設けられた１対の支持部３３は、一方が他方に較べ細く長くなっている。
【００４９】
各支持部３３には、可動電極３５に対向する側から、当該支持部３３の長辺と平行に、かつ中途で蛇行するように折れ曲がりながら中心に向けて伸びるビーム部３４が、それぞれ２本ずつ設けられている。図８に示すように、ビーム部４の他端は、可動電極３５の隅部に接続されており、支持部３３に対して可動電極３５を弾性的に可動支持するバネ要素として機能する。
【００５０】
これにより、水平方向検出部３０Ｂでは、可動電極３５に対し、バネ要素としてのビーム部３４、ビーム部３４に接続された支持部３３により支持される質量要素（マス）としての機能を与え、これらバネ要素と質量要素とによってバネ−マス系を構成している。このような水平方向検出部３０Ｂは、質量要素としての可動電極３５の位置変位による可動電極３５、固定電極３６間の静電容量の変化を検出する。そして、水平方向検出部３０Ｂは、検出された静電容量の変化をＣ−Ｖ変換することで得られる電圧波形から当該静電容量式センサ１に加えられた加速度を検出することができる。
【００５１】
具体的には、この静電容量の変化は、可動電極３５、固定電極３６にそれぞれ形成された櫛歯状の複数の検出可動電極３５ａ、検出固定電極３６ａからなる検出部３８Ａ，３８Ｂ（以下、総称する場合は、単に検出部３８と呼ぶ。）によって検出される。
【００５２】
例えば、図８に示すＹ軸方向に加速度が与えられると、可動電極５がＹ軸方向に変位し、検出部３８Ａの検出可動電極３５ａ、検出固定電極３６ａで検出される静電容量と、検出部３８Ｂの検出可動電極３５ａ、検出固定電極３６ａで検出される静電容量に差が生じる。この静電容量の差からＹ軸方向の加速度を検出することができる。
【００５３】
図８に示す固定電極３６の隅部３６ｂ上には、絶縁層２０をサンドブラスト加工等によって貫通させた貫通孔２４を形成する。そして、貫通孔２４を介して露出された半導体層２、貫通孔２４の内周面、絶縁層２０の表面２０ａにかけて金属薄膜などを成膜することで固定電極３６の電位を絶縁層２０上で取り出せるようにしている。
【００５４】
なお、絶縁層２０の表面上は、樹脂層（図示せず）によって被覆（モールド成形）するのが好適である。
【００５５】
一方、可動電極３５の電位は、当該可動電極３５をビーム部３４を介して支持する支持部３３から取り出すようにする。図８に示す可動電極３５に対して上側に配置された支持部３３には、絶縁層２０をサンドブラスト加工等によって貫通させた貫通孔を形成する。そして、貫通孔２４を介して露出された半導体層２、貫通孔２４の内周面、絶縁層２０の表面２０ａにかけて金属薄膜などを成膜することで可動電極３５の電位を絶縁層２０上で取り出せるようにしている。
【００５６】
［検出部３８の構成］
続いて、図１０に示す水平方向検出部３０Ｂの検出部３８を中心に可動電極３５、固定電極３６を拡大した平面図を用いて、検出部３８の詳細な構成について説明をする。
【００５７】
図１０に示すように、可動電極３５には、その中央部から固定電極３６の電極支持部３６ｃに向けてその辺と略垂直に細長く伸びる帯状の検出可動電極３５ａが形成されている。検出可動電極３５ａは、所定のピッチで、互いに平行となるように櫛歯状に複数形成される。また、各検出可動電極３５ａは、先端部が互いに平行に、同一の長さとなるように揃えられている。
【００５８】
一方、固定電極３６には、電極支持部３６ｃから可動電極３５の中央部に向けて、検出可動電極３５ａと平行に細長く伸びる帯状の検出固定電極３６ａが形成されている。検出固定電極３６ａは、上述した櫛歯状の複数の検出可動電極３５ａの間に、検出可動電極３５ａと１対１で平行に対向するように、所定のピッチ（例えば、検出可動電極３５ａと同一のピッチ）で櫛歯状に複数形成される。また、各検出固定電極３６ａは、検出可動電極３５ａに対応させて同一の長さとなるように揃えられ、検出可動電極３５ａ、検出固定電極３６ａ同士が相互に対向する対向面の対向面積をできるだけ広く確保できるようにしてある。
【００５９】
図１０に示すように、検出可動電極３５ａ、検出固定電極３６ａを形成する上で設けられた間隙１０は、一方側で狭い間隙１０ａ、他方側で広い間隙１０ｂとなっている。検出部３８は、狭い側の間隙１０ａを検知ギャップ（電極ギャップ）として検出可動電極３５ａ、検出固定電極３６ａ間の静電容量を検出する。
【００６０】
［ストッパ１３の構成］
図８，図９に示すように、可動電極３５の表面上の適宜位置には、垂直方向検出部３０Ａの可動電極５に設けたストッパ１３と全く同一のストッパ１３が設けられており、過大な物理量が加えられた場合において、可動電極３５と絶縁層２０とが直接的に接触（衝突）して損傷するのを抑制することができるようになっている。図８，図９に示すように、ストッパ１３を設ける位置は、垂直方向検出部３０Ａで検出される物理量が加えられた場合に、支持部３３で支持されたビーム部３４の弾性力により絶縁層２０と衝突が想定される可動電極３５の絶縁層２０との対向面３５ｓ上の４隅などである。このように可動電極３５の対向面３５ｓ上の４隅にストッパ１３を形成すると垂直方向へと位置変位した場合にバランスよく衝突時の衝撃を吸収することができる。
【００６１】
ストッパ１３は、アルミニウム合金などの金属材料やＳｉＯ２などの酸化膜で形成することができる。可動電極３５の対向面３５ｓ上に形成するストッパ１３は、垂直方向検出部３０Ａの可動電極５に形成するストッパ１３と同一の工程で形成することで製造工程を簡略することができる。
【００６２】
さらに、上述した垂直方向検出部３０Ａの電位取出部８を構成する酸化膜であるＳｉＯ２などで形成された下敷層２７や、アルミニウム合金といった金属材料などで形成された導体層２８、接点部１２といった、ストッパ１３を形成可能な材料と同一材料を用いた他の層の形成工程と同一工程で、可動電極５にストッパ１３を形成する際に、同時に可動電極３５にストッパ１３を形成するようにすれば、これらを別途形成する場合に比べて製造の手間が減り、製造コストを低減することができる。
【００６３】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す静電容量式センサの半導体層の構成について説明するための図である。
【図２】前記静電容量式センサを図１に示すＡ−Ａ線で切断した様子について説明するための断面図である。
【図３】前記静電容量式センサを図１に示すＢ−Ｂ線で切断した様子について説明するための断面図である。
【図４】前記静電容量式センサのビーム部の断面形状について説明するための断面図である。
【図５】前記静電容量式センサにおける静電容量の検出原理について説明するための図である。
【図６】前記静電容量式センサが備える固定電極の電位取出部の構成について説明するための図である。
【図７】前記静電容量式センサの可動電極に設けるストッパについて説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態として示す静電容量式センサの半導体層の構成について説明するための図である。
【図９】前記静電容量式センサを図８に示すＤ−Ｄ線で切断した様子について説明するための断面図である。
【図１０】前記静電容量式センサの水平方向検出部が備える検出部の詳細な構成について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  静電容量式センサ
２  半導体層
５  可動電極
５ａ  大板部
５ｂ  小板部
５ｓ  対向面
６  固定電極
８  電位取出部
１０  間隙
１３  ストッパ
２０  絶縁層
２１  絶縁層
３０  静電容量式センサ
３０Ａ  垂直方向検出部
３０Ｂ  水平方向検出部
３５  可動電極
３５ａ  検出可動電極
３５ｓ  対向面
３６  固定電極
３６ａ  検出固定電極
３８  検出部
【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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