(57)【要約】【課題】ストッパの破損を抑制することのできる静電容量式センサを得る。【解決手段】  ギャップ（間隙）Ｇ１を介して対向配置される可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとの間に突起状のストッパ５１，６１が設けられた加速度センサ（静電容量式センサ）１において、ストッパ５１，６１に空洞部３０を形成し、中空構造とする。これにより、可動電極５ａ，６ａが動作してストッパ５１，６１が衝突した際に、そのストッパ５１，６１の先端側を撓ませて衝撃を吸収することができるようになり、ストッパ５１，６１の破損を抑制できる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して対向配置される可動電極と固定電極との間に突起状のストッパが設けられた静電容量式センサにおいて、
前記ストッパに空洞部を形成し、中空構造としたことを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記ストッパを、前記可動電極と前記固定電極の対向面のうちのいずれか一方に設けたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記ストッパを、前記可動電極と前記固定電極の対向面のうちの両方に設け、前記一対のストッパを対向配置させたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記ストッパは、前記空洞部の厚みと前記ストッパの外郭部の厚みが等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項５】
前記ストッパは、二酸化珪素または窒化珪素などの絶縁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項６】
前記ストッパは、グラファイトを犠牲層として使用することにより形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項７】
前記ストッパは、フォトレジストを犠牲層として使用することにより形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項に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、静電容量式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電容量式センサとして、間隙を介して対向配置される可動電極と固定電極との間に突起状のストッパを設けるようにした加速度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなセンサ構成によれば、例えば可動電極を有した錘部に測定レンジを超える過大な物理量（加速度）が入力された場合でも、ストッパによって錘部の可動範囲を制限しつつ、可動電極と固定電極とが直接接触してしまうのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２７６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の静電容量式センサでは、ストッパによって可動電極と固定電極とが直接衝突することによる電極同士の破損を防止できるものの、ストッパの破損を抑制することはできない。このように、ストッパが破損してしまうとセンサ内部に異物が発生し、その異物が動作不良の原因となってしまう恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明は、ストッパの破損を抑制することのできる静電容量式センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、間隙を介して対向配置される可動電極と固定電極との間に突起状のストッパが設けられた静電容量式センサにおいて、前記ストッパに空洞部を形成し、中空構造としたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、前記ストッパを、前記可動電極と前記固定電極の対向面のうちのいずれか一方に設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、前記ストッパを、前記可動電極と前記固定電極の対向面のうちの両方に設け、前記一対のストッパを対向配置させたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の特徴は、前記ストッパは、前記空洞部の厚みと前記ストッパの外郭部の厚みが等しくなるように形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の特徴は、前記ストッパは、二酸化珪素または窒化珪素などの絶縁性材料で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第６の特徴は、前記ストッパは、グラファイトを犠牲層として使用することにより形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第７の特徴は、前記ストッパは、フォトレジストを犠牲層として使用することにより形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ストッパに空洞部を形成して中空構造としたので、ストッパが衝突した際に、そのストッパの先端側を撓ませて衝撃を吸収することができるようになる。これにより、ストッパの破損を抑制できるようになり、動作不良が起こってしまう恐れをより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる加速度センサの分解斜視図である。
【図２】図１のシリコン基板を示した平面図である。
【図３】図１のシリコン基板を示した裏面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線の対応した加速度センサの断面図である。
【図５】加速度センサの作動説明図である。
【図６】加速度センサのシステム構成図である。
【図７】Ｘ方向に印加された加速度の検出原理を模式的に示す説明図である。
【図８】Ｚ方向に印加された加速度の検出原理を模式的に示す説明図である。
【図９】加速度センサの出力演算式を表形式で示す説明図である。
【図１０】図４のＢ部の拡大図である。
【図１１】図１０のＣ部の拡大図である。
【図１２】図１０に示すストッパの形成方法を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に追って示した説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態にかかる加速度センサの第１変形例を示した図であって、図４中Ｂ部と同位置の拡大図である。
【図１４】本発明の一実施形態にかかる加速度センサの第２変形例を示した図であって、図４中Ｂ部と同位置の拡大図である。
【図１５】本発明の一実施形態にかかる加速度センサの第３変形例を示した図であって、ストッパの形成方法を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に追って示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下では、静電容量式センサとして、加速度センサを例示する。また、錘部の可動電極が形成される側をシリコン基板の表面側と定義する。そして、シリコン基板の短手方向をＸ方向、シリコン基板の長手方向をＹ方向、シリコン基板の厚さ方向をＺ方向として説明する。
【００１７】
本実施形態の加速度センサ（静電容量式センサ）１は、図１に示すように、半導体素子デバイスを形成したシリコン基板４と、このシリコン基板４の表面４ａおよび裏面４ｂにそれぞれ接合される一対のガラス基板２，３と、を備えている。そして、本実施形態では、シリコン基板４と第１のガラス基板２および第２のガラス基板３とを陽極接合により接合するようにしている。
【００１８】
第１のガラス基板２の下面には、シリコン基板４の錘部５，６の設置領域に対応した固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられている。
【００１９】
その一方で、第２のガラス基板３の表面には、錘部５，６の設置領域に対応した領域に付着防止膜３１，３２がそれぞれ形成されている。付着防止膜３１，３２は、例えば、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂと同じ材料で形成することができる。
【００２０】
シリコン基板４は、２つの枠部４０ａ，４０ｂがＹ方向（シリコン基板４の長手方向）に並設されたフレーム部４０と、枠部４０ａ，４０ｂの内周面に対して隙間４３を空けた状態で枠部４０ａ，４０ｂの内側に配置される錘部５，６と、を備えている。また、シリコン基板４は、フレーム部４０に対して錘部５，６をそれぞれ回動自在に支持する一対のビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂと、錘部５，６の表面（一面）に形成される可動電極５ａ，６ａと、を備えている。
【００２１】
本実施形態では、このシリコン基板４として、Ｓｉからなるシリコン活性層１１１（図４参照）とＳｉからなる支持基板１１３との間にＳｉＯ２からなる埋込絶縁層１１２が介在する矩形状のＳＯＩ基板を用いている。なお、シリコン基板４の長手方向辺は約２〜４ｍｍで、厚さは約０．４〜０．６ｍｍであり、シリコン活性層１１１の厚さは約１０〜２０μｍ、埋込絶縁層１１２の厚さは、約０．５μｍである。
【００２２】
フレーム部４０は、本実施形態では、略矩形状の外側フレーム部４１と、Ｘ方向（シリコン基板４の短手方向）に延在し、外側フレーム部４１のＹ方向（シリコン基板４の長手方向）略中央部を連結する中央フレーム部４２と、を備えている。
【００２３】
錘部５，６は、図３および図４に示すように、裏面に開口する凹部５５，６５と、凹部５５，６５を除く充実部５３，６３とが一体に形成されている。すなわち、錘部５，６に一面（裏面）に開口する凹部５５，６５を形成することで、錘部５，６に、肉厚の充実部５３，６３と肉薄の薄肉部５４，６４とを形成している。
【００２４】
充実部５３，６３は、図３に示すように、裏面側からみた状態で、矩形状に形成されており、それぞれの充実部５３，６３には、対角線状の溝部５６，６６が可動電極５ａ，６ａに対して垂直に形成されている。
【００２５】
また、凹部５５，６５は４辺に側壁を持つ矩形に形成されており、内部には、補強壁５７，６７が可動電極５ａ，６ａに対して垂直に設けられている。
【００２６】
本実施形態では、凹部５５は、後述する回動軸Ａ１よりもＸ方向一方側（図１の奥側）に形成されるとともに、凹部６５は、後述する回動軸Ａ２よりもＸ方向他方側（図１の手前側）に形成されている。
【００２７】
ビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂは、ＳＯＩ基板（シリコン基板４）のシリコン活性層１１１に形成されており、ＳＯＩ基板の埋込絶縁層１１２をエッチングストップとして深堀エッチングし、更に埋込絶縁層１１２を選択的に除去することで形成される。
【００２８】
ビーム部７ａ，７ｂは、錘部５の表面（可動電極５ａ）の対向する２辺上にそれぞれ位置し、ビーム部７ａ，７ｂがねじれることにより、可動電極５ａは、ビーム部７ａ，７ｂを互いに結ぶ直線を回転軸（軸）Ａ１として揺動する。同様に、ビーム部８ａ，８ｂは、錘部６の表面（可動電極６ａ）の対向する２辺上にそれぞれ位置し、可動電極６ａは、ビーム部８ａ，８ｂを互いに結ぶ直線を回転軸（軸）Ａ２として揺動する。
【００２９】
また、ビーム部７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂは、錘部５，６の表面の２辺の、それぞれ中点に位置している。
【００３０】
また、本実施形態では、錘部５と錘部６、ビーム部７ａとビーム部８ａ、およびビーム部７ｂとビーム部８ｂがそれぞれシリコン基板４の一点（ビーム部７ｂとビーム部８ｂとを結ぶ線分の中点）に対して点対称となるように配置されている。
【００３１】
具体的には、本実施形態では、図４に示すように、錘部５の裏側における回転軸（軸）Ａ１の一方側に凹部５５が形成されており、錘部５の重心が他方側に片寄るようにしている。同様に、錘部６の裏側における一方の錘部５に凹部５５を設けた一方側とは反対となる他方側（回転軸（軸）Ａ２の他方側）に、凹部６５が形成されており、錘部６の重心が一方側に片寄るようにしている。そして、Ｘ方向もしくはＺ方向に加速度が印加されると、図５に示すように動作し、Ｘ方向およびＺ方向に印加される加速度ａを検出できるようにしている（図７および図８参照）。
【００３２】
このとき、双方の錘部５，６は、例えば図４によって一方の錘部５を例にとって述べると、凹部５５が形成されない側の重心Ｇから表面に下ろした垂線と、その重心Ｇと回転軸（軸）Ａ１とを結ぶ直線とでなす角度θが略４５度となるように設定されている。なお、他方の錘部６にあっても同様であるが、この場合は上述したように重心位置が回転軸（軸）Ａ２を挟んで錘部５の重心Ｇとは反対側に存在することになる。このように重心Ｇを配置すれば、Ｘ方向とＺ方向の検出感度が等価になるため、それぞれの方向の検出感度をほぼ同一とすることができる。
【００３３】
また、シリコン基板４と第１のガラス基板２および第２のガラス基板３との接合面には比較的浅いギャップＧ１，Ｇ２がそれぞれ形成されており、シリコン基板４各部の絶縁性や錘部（可動電極５ａ，６ａ）５，６の動作性の確保が図られている。
【００３４】
なお、シリコン基板４の裏面側のギャップＧ２は、アルカリ性湿式異方性エッチング液を用いたシリコン異方性エッチングによりシリコン基板４の一部をエッチング除去することで形成することができる。このとき、上述した凹部５５，６５も同時に形成するのが好適である。アルカリ性湿式異方性エッチング液としては、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）や、ＴＭＡＨ（テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液）等を用いるのが好適である。
【００３５】
また、隙間４３および隙間４４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形成している。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。
【００３６】
また、本実施形態では、外側フレーム部４１は、Ｘ方向一端側（図２の下側）が幅広に形成されており、この外側フレーム部４１のＸ方向一端側には、錘部５，６が配置される隙間４３，４３とそれぞれ連続するように隙間４４，４４が形成されている。そして、隙間４４を空けた状態で電極台９がそれぞれ２つずつ配置されている。
【００３７】
この電極台９の表面には、金属膜からなる検出電極１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられている。
【００３８】
電極台９は、それぞれフレーム部４０および錘部５，６から離間して配置されており、第１のガラス基板２および第２のガラス基板３により上下面を固定されている。また、外側フレーム部４１の表面のＹ方向中央部には、加速度センサ１の外部に配線される共通電極１２が設けられており、フレーム部４０は共通電極１２により共通電位をとっている。
【００３９】
第１のガラス基板２の下面には、上述したように、錘部５，６の設置領域に対応した固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられている。これら各固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂは、略同一形状で面積が略同一となるように形成されている。
【００４０】
固定電極２１ａ，２１ｂは、ビーム部７ａ，７ｂを互いに結ぶ直線（回動軸Ａ１）を境界線として、互いに離間して配置されている。同様に、固定電極２２ａ，２２ｂは、ビーム部８ａ，８ｂを互いに結ぶ直線（回動軸Ａ２）を境界線として、互いに離間して配置されている。本実施形態では、各固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂは、アルミニウム（Ａｌ）をスパッタ法やＣＶＤ法等により第１のガラス基板２に蒸着することで形成している。
【００４１】
固定電極２１ａ，２１ｂは、検出電極１０ａ，１０ｂにそれぞれ電気的に接続されており、固定電極２２ａ，２２ｂは、検出電極１１ａ，１１ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４２】
具体的には、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂには、それぞれが接続される検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂが形成された固定電極台９に向けて引出線２５（図４参照）がそれぞれ設けられている。
【００４３】
また、各固定電極台９には、引出線２５が接触するアルミニウム製の導電層１３が形成されている。本実施形態では、各固定電極台９のＸ方向他端側（図２の上側：錘部側）に段差９ａが設けられており、その段差９ａの下面、すなわち、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂが形成される面よりも低い位置に導電層１３を形成している。
【００４４】
そして、この引出線２５および導電層１３は、シリコン基板４と第１のガラス基板２とを陽極接合する際に、互いに踏みつぶされて接触する。こうして、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂに電気的に接続される。
【００４５】
なお、検出電極１０ａ，１０ｂおよび１１ａ，１１ｂは、互いに離間し、それぞれフレーム部４０、錘部５，６から離間している。そのため、各検出電極１０ａ〜１１ｂが互いに絶縁され、各検出電極１０ａ〜１１ｂの寄生容量や、各検出電極１０ａ〜１１ｂ間のクロストークを低減し、高精度な容量検出を行うことができる。
【００４６】
また、第１のガラス基板２の電極台９と対応する部位には、サンドブラスト加工等によってスルーホール２３がそれぞれ形成されており、第１のガラス基板２の共通電極１２に対応する部位には、サンドブラスト加工等によってスルーホール２４が形成されている。そして、検出電極１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂは、それぞれスルーホール２３を介して外部に露出、配線され、共通電極１２は、スルーホール２４を介して外部に露出、配線される。こうして、固定電極２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂや可動電極５ａ、６ａの電位を外部に取り出せるようにしている。
【００４７】
このように構成された加速度センサ１は、図５の矢印ａで示す加速度が印加されると、双方の錘部５，６がそれぞれ揺動運動し、錘部５，６の両端側と固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとの間のギャップｄが変化し、それらのギャップｄ間の静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が変化する。なお、図５では一方の錘部５を例示している。
【００４８】
このときの静電容量Ｃは、Ｃ＝ε×Ｓ／ｄとなることが知られており（ε：誘電率、Ｓ：電極面積、ｄ：ギャップ）、この式からギャップｄが大きくなると静電容量Ｃは減少し、ギャップｄが小さくなると静電容量Ｃは増加することになる。
【００４９】
そして、加速度センサ１は、図６のシステム構成に示すように、検出された静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が、例えば、ＡＳＩＣで構成される演算回路１００に送られてＸ方向の加速度およびＺ方向の加速度が求められ、その加速度を示すデータが出力されるようになっている。このとき、演算回路１００で実行される演算式は図９に示すものであり、図７に示すＸ方向の加速度ａの印加と、図８に示すＺ方向の加速度ａの印加とによって得られるＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の差分から加速度ａの方向を決定している。なお、以下に示す式中のパラメータＣ０は、加速度ａが印加されていない状態での錘部５，６と固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとの間の静電容量を示している。
【００５０】
そして、＋Ｘ方向に加速度ａが印加された場合（図７参照）は、双方の錘部５，６が同方向に揺動するため、Ｃ１＝Ｃ０＋ΔＣ、Ｃ２＝Ｃ０−ΔＣ、Ｃ３＝Ｃ０＋ΔＣ、Ｃ４＝Ｃ０−ΔＣとなる。また、−Ｘ方向に加速度ａが印加された場合は、双方の錘部５，６の揺動方向が＋方向とは逆となるため、Ｃ１＝Ｃ０−ΔＣ、Ｃ２＝Ｃ０＋ΔＣ、Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ、Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣとなる。
【００５１】
一方、＋Ｚ方向に加速度ａが印加された場合（図８参照）は、双方の錘部５，６が互いに逆方向に揺動するため、Ｃ１＝Ｃ０−ΔＣ、Ｃ２＝Ｃ０＋ΔＣ、Ｃ３＝Ｃ０＋ΔＣ、Ｃ４＝Ｃ０−ΔＣとなる。また、−Ｚ方向に加速度ａが印加された場合は、双方の錘部５，６の揺動方向が＋方向とは逆となるため、Ｃ１＝Ｃ０＋ΔＣ、Ｃ２＝Ｃ０−ΔＣ、Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ、Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣとなる。
【００５２】
したがって、一方の錘部５と固定電極２１ａ，２１ｂとの間の静電容量の差分ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）は、＋Ｘ方向で＋２ΔＣ、−Ｘ方向で−２ΔＣ、＋Ｚ方向で−２ΔＣ、−Ｚ方向で＋２ΔＣとなる。また、他方の錘部６と固定電極２２ａ，２２ｂとの間の静電容量の差分ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）は、＋Ｘ方向で＋２ΔＣ、−Ｘ方向で−２ΔＣ、＋Ｚ方向で＋２ΔＣ、−Ｚ方向で−２ΔＣとなる。
【００５３】
ここで、Ｘ方向の出力は両方の差分ＣＡ、ＣＢの和として求めることができ、Ｚ方向の出力は両方の差分ＣＡ、ＣＢの差として求めることができる。これにより、Ｘ方向の出力は、＋Ｘ方向の加速度ａが印加された場合は＋４ΔＣとなり、−Ｘ方向の加速度ａが印加された場合は−４ΔＣとなる。また、Ｚ方向の出力は、＋Ｚ方向の加速度ａが印加された場合は−４ΔＣとなり、−Ｚ方向の加速度ａが印加された場合は＋４ΔＣとなる。
【００５４】
なお、上述したように、本実施形態の加速度センサ１は、一方の錘部５を備えた第１の加速度センサ単体と、他方の錘部６を備えた第２の加速度センサ単体とが同一チップ面内において、それぞれのセンサ単体が相対的に１８０度回転した状態で配置されている。このように、第１の加速度センサ単体における一方の錘部５と、第２の加速度センサ単体における他方の錘部６との重心位置が、回転軸Ａ１，Ａ２に対して互いに反対側に位置するように配置することで、Ｘ方向およびＺ方向の加速度ａを検出できるようにしている。
【００５５】
ところで、本実施形態の加速度センサ１には、ギャップ（間隙）Ｇ１を介して対向配置される可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとの間に、突起状のストッパ５１，６１が設けられている。このストッパ５１，６１は、可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとが直接接触するのを防止するためのものであり、二酸化珪素（ＳｉＯ２）または窒化珪素（ＳｉＮ）などの絶縁性材料を用いて形成するのが好適である。
【００５６】
本実施形態では、対向面の一方となる各錘部５，６の表面（可動電極５ａ，６ａ）に、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側に向けて、それぞれストッパ５１，６１が突設されている。また、本実施形態のストッパ５１，６１は、各錘部５，６の４隅と、この４隅の内側であって各錘部５，６の略中心を矩形状に取り囲う位置に４つとの合計８個ずつ設けられている。
【００５７】
このようなセンサ構成によれば、例えば錘部５，６に測定レンジを超える過大な物理量（加速度）が入力された場合にも、可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとを直接衝突させないようにして、これら電極同士の破損を防止できる。また、このとき、ストッパ５１，６１を上述したような絶縁性材料で形成することにより、可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとが電気的に短絡してしまうことも防止できる。ところが、このストッパ５１，６１を単に設けただけでは、電極同士の破損を防止できるものの、ストッパ５１，６１の破損を抑制することはできない。
【００５８】
そこで、本実施形態では、ストッパ５１，６１に空洞部３０を形成し、ストッパ５１，６１を中空構造としてある。具体的には、図１および図１０に示すように、本実施形態では、錘部５，６の表面（可動電極５ａ，６ａ）から矩形状に突出してストッパ５１，６１の外郭部３１が形成されており、この外郭部３１の内部に矩形状の空間として空洞部３０が形成されている。
【００５９】
外郭部３１は、図１１に示すように、断面視で錘部５，６の表面（可動電極５ａ，６ａ）側に向けて開放した略コの字状となっている。このとき、空洞部３０と外郭部３１の相対的な厚みｄ２によってストッパ５１，６１の衝撃吸収性が決定されることとなる。ここで、空洞部３０の厚みｄ２が薄すぎると外郭部３１の衝撃吸収性が低減し、逆に厚みｄ２が厚すぎると外郭部３１の破損が懸念される。そこで、本実施形態では、空洞部３０の厚みｄ２と外郭部３１の厚みｄ２が等しくなるようにストッパ５１，６１を形成している。こうすれば、外郭部３１の衝撃吸収性を向上させつつ破損を抑制できる最適な寸法でストッパ５１，６１を形成することができる。
【００６０】
なお、空洞部３０と外郭部３１の厚みｄ２は、例えば錘部５，６の表面（可動電極５ａ，６ａ）と固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとの間の距離ｄ１（図１０参照）の約１／４程度となるように設計するのが好適である。したがって、本実施形態では、電極間の距離ｄ１の約半分程度となるようにストッパ５１，６１（外郭部３１）を錘部５，６の表面（可動電極５ａ，６ａ）から突出させていることになる。
【００６１】
ところで、図１０および図１１では、一方の錘部５における一部のストッパ５１のみを図示しているが、錘部５のすべてに設けられるストッパ５１、ならびに他方の錘部６に設けられるすべてのストッパ６１にあっても同様の構造となっている。
【００６２】
さらに、図３および図４に示すように、本実施形態では、各錘部５，６の裏面においても４隅の位置に、錘部５，６が第２のガラス基板３の付着防止膜３１，３２に直接衝突するのを防止するための突起状のストッパ５２，６２が設けられている。このストッパ５２，６２にあっても、ストッパ５１，６１と同様の構造（即ち、空洞部３０が形成されたストッパ５２，６２）とするのが好適である。
【００６３】
ストッパ５１，６１（５２，６２）は、図１２に示すように、本実施形態ではグラファイトを犠牲層３３として使用することにより形成されている。
【００６４】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、まずは錘部５，６の表面（可動電極５ａ，６ａ）と裏面に空洞部３０となる矩形状の犠牲層３３を形成する。次に、図１２（ｂ）に示すように、犠牲層３３を覆うようにして二酸化珪素（ＳｉＯ２）または窒化珪素（ＳｉＮ）などの絶縁層３４を形成する。そして、絶縁層３４の表面側の少なくとも一部に犠牲層３３に連通する孔部３５を形成する。最後に、図１２（ｃ）に示すように、例えば酸素プラズマ処理などによって犠牲層３３を燃焼する処理を行う。
【００６５】
このように、本実施形態ではグラファイトの燃焼による形成方法を用いているので、酸素プラズマ処理などによって犠牲層３３を容易に灰化させて、比較的安価に空洞部３０を有したストッパ５１，６１および５２，６２を形成することができる。すなわち、犠牲層３３の炭素と酸素とを反応させて形成した気体を孔部３５から除去することにより、空洞部３０が形成されることになる。
【００６６】
以上、説明したように、本実施形態によれば、錘部５，６の表面（可動電極５ａ，６ａ）と固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとの間に設けられる突起状のストッパ５１，６１に空洞部３０を形成し、中空構造としている。そのため、錘部５，６が動作してストッパ５１，６１が衝突した際に、そのストッパ５１，６１の先端側を撓ませて衝撃を吸収することができるようになる。これにより、ストッパ５１，６１の破損を抑制できるようになり、加速度センサ１に動作不良が起こってしまう恐れをより低減することができる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、ストッパ５１，６１を、可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの対向面のうちのいずれか一方（本実施形態では可動電極５ａ，６ａ）に設けている。そのため、ストッパ５１，６１の破損を抑制できるのは勿論のこと、対向面の両方にストッパを設ける構成と比べて安価に加速度センサ１を製造することができる。
【００６８】
さらに、本実施形態によれば、ストッパ５１，６１は、空洞部３０の厚みｄ２と外郭部３１の厚みｄ２が等しくなるように形成されている。そのため、ストッパ５１，６１（外郭部３１）の衝撃吸収性を向上させつつ、ストッパ５１，６１（外郭部３１）の破損を抑制できる最適な寸法でストッパ５１，６１を形成することができる。
【００６９】
さらにまた、本実施形態によれば、ストッパ５１，６１は、二酸化珪素または窒化珪素などの絶縁性材料で形成されている。そのため、錘部５，６に測定レンジを超える過大な物理量（加速度）が入力された場合に、可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ同士の破損を防止することができる上、これらの電極同士が電気的に短絡してしまうことも防止できる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、ストッパ５１，６１は、グラファイトを犠牲層３３として使用することにより形成されている。そのため、グラファイトは例えば酸素プラズマ処理などによって容易に灰化させることができるので、比較的簡単に空洞部３０を有したストッパ５１，６１を形成することができる。
【００７１】
次に、図１３〜図１５を参照して、本実施形態にかかる加速度センサ（静電容量式センサ）１の変形例について説明する。
【００７２】
図１３は、加速度センサ１の第１変形例を示した図であって、図４中Ｂ部と同位置の拡大図である。
【００７３】
本変形例では、ストッパ５１Ａ，６１Ａを、可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの対向面のうちのいずれか一方として、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側に設けた点が上記実施形態と主に異なっている。
【００７４】
具体的には、本変形例では、上記実施形態の図１に示す合計８個ずつ設けられたストッパ５１，６１と対向するすべての位置の固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂにストッパ５１Ａ，６１Ａが設けられている。
【００７５】
以上の本変形例によっても、上記実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７６】
図１４は、加速度センサ１の第２変形例を示した図であって、図４中Ｂ部と同位置の拡大図である。
【００７７】
本変形例では、ストッパ５１，６１および５１Ａおよび６１Ａを可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの対向面のうちの両方に設け、これら一対のストッパ５１，６１および５１Ａ，６１Ａを対向配置させた点が上記実施形態と主に異なっている。
【００７８】
すなわち、本変形例では、上記実施形態の図１に示す合計８個ずつ設けられたストッパ５１，６１と、上記第１変形例のそれに対向するすべての位置の固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂに設けられたストッパ５１Ａ，６１Ａとを備えている。
【００７９】
以上の本変形例によっても、上記実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００８０】
また、本変形例によれば、ストッパ５１，６１および５１Ａ，６１Ａを可動電極５ａ，６ａと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの対向面のうちの両方に設け、これら一対のストッパ５１，６１および５１Ａ，６１Ａを対向配置させている。そのため、片側一つのストッパ（例えば５１）のみで衝撃を受けとめる構成と比べて、ストッパが衝突した際の衝撃を一対のストッパ５１，５１Ａ（６１，６１Ａ）のそれぞれに分散させて受けとめることができるようになる。よって、ストッパ５１，５１Ａ（６１，６１Ａ）の破損をより抑制することができる。
【００８１】
図１５は、加速度センサ１の第３変形例を示した図であって、ストッパ５１，６１の形成方法を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に追って示した説明図である。
【００８２】
本変形例では、ストッパ５１，６１（６２，６２）が、フォトレジストを犠牲層３７として使用することにより形成される点が上記実施形態と主に異なっている。
【００８３】
すなわち、本変形例では、図１５（ａ）に示すように、錘部５，６の表面（可動電極５ａ，６ａ）と裏面に空洞部３０となる矩形状のフォトレジストから成る犠牲層３７を形成する。次に、図１５（ｂ）に示すように、犠牲層３７を覆うようにして二酸化珪素（ＳｉＯ２）または窒化珪素（ＳｉＮ）などの絶縁層３４を形成する。そして、最後に、図１５（ｃ）に示すように、例えば酸素プラズマ処理などによって犠牲層３７をアッシングする処理を行う。
【００８４】
このように、本変形例ではフォトレジストのアッシングによる形成方法を用いているので、酸素プラズマ処理などによって犠牲層３７を容易に灰化させて、比較的安価に空洞部３０を有したストッパ５１，６１および５２，６２を形成することができる。すなわち、フォトレジストを酸素プラズマ中に置くことにより、フォトレジストと酸素ラジカルとを結合させて二酸化炭素と水に変化させ、これらを蒸発させて除去することにより、空洞部３０が形成されることになる。
【００８５】
以上の本変形例によっても、上記実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００８６】
また、本変形例によれば、ストッパ５１，６１は、フォトレジストを犠牲層３７として使用することにより形成されている。そのため、フォトレジストは例えば酸素プラズマ処理などによって容易に灰化させることができるので、比較的簡単に空洞部３０を有したストッパ５１，６１を形成することができる。
【００８７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００８８】
例えば、上記実施形態では、Ｘ方向とＺ方向の２方向の加速度を検出する加速度センサを例示したが、錘部の１つをＸＹ平面内で９０度回転させて配置し、Ｙ方向を加えた３方向の加速度を検出する加速度センサとしてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、静電容量式センサとして加速度センサを例示したが、これに限ることなく、その他の静電容量式センサであっても本発明を適用することができる。
【００９０】
また、錘部や固定電極その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１    加速度センサ（静電容量式センサ）
５ａ、６ａ  可動電極
２１ａ、２１ｂ  固定電極
２２ａ、２２ｂ  固定電極
３０  空洞部
３１  外郭部
５１、６１  ストッパ
Ｇ１  ギャップ（間隙）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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