(57)【要約】【課題】より検出精度を高めることのできる静電容量式センサを得る。【解決手段】静電容量式センサ１は、半導体基板４を備えており、半導体基板４の一面４ａに第１の固定板２を接合し、半導体基板４の他面４ｂに第２の固定板３を接合することで空間部Ｓが形成されている。そして、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を静電容量式センサ１に設けた。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動電極を有する可動体が形成された半導体基板の一面に前記可動電極との間に間隔を設けて対向配置される固定電極が形成された第１の固定板を接合し、当該半導体基板の他面に第２の固定板を接合することで空間部が形成された静電容量式センサであって、
前記静電容量式センサには、前記空間部で静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段が設けられていることを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記静電気抑制手段は、前記第１の固定板の内面の前記固定電極が形成された部位以外の部位および前記第２の固定板の内面のうち少なくともいずれか一方に形成された金属膜であり、
前記金属膜は、前記固定電極とは電気的に絶縁しており、前記可動体とは電気的に接続している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】
前記可動体は絶縁体を用いずに形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記金属膜は、前記第１の固定板の内面または前記第２の固定板の内面に形成された凹部に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の静電容量式センサ。
【請求項５】
前記第２の固定板が導電体であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項６】
前記第２の固定板の内面に凹部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の静電容量式センサ。
【請求項７】
前記静電気抑制手段は、前記空間部に充填された静電気抑制材であることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の静電容量式センサ。
【請求項８】
前記静電気抑制材は、イオン化された空気または不活性ガスであることを特徴とする請求項７に記載の静電容量式センサ。
【請求項９】
前記静電容量式センサには、前記空間部を外部空間に連通する連通路が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか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、静電容量式センサとして、可動電極を有する可動体とフレーム部とを備える半導体基板の表裏面に、上部固定板および下部固定板をそれぞれ接合させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、可動体の可動電極と対向するように離間配置された固定電極が上部固定板に形成されている。また、可動体の中央部をビームによって支持し、当該ビームで支持された中央部を境に可動体の両端側の重心位置を非対称とすることで、加速度が入力された際に可動体を揺動させるようにしている。
【０００４】
そして、可動体が揺動した際に可動電極の両端側と固定電極との間で変化する静電容量の差分を演算することで、入力される加速度の大きさを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、Ｓｉからなるシリコン活性層とＳｉからなる支持基板との間にＳｉＯ２からなる埋込絶縁層が介在するＳＯＩ基板を用いて可動体を形成している。また、固定電極が形成された固定板はガラスを用いて形成されている。このガラスは絶縁体で電気的に不安定なものである。そのため、固定板と可動体との間に電位差が生じてしまうおそれがある。このように、固定板と可動体との間に電位差が生じると、電位差により生じる静電気によって可動体の姿勢が変動してしまうおそれがある。
【０００７】
このように、従来の技術では、静電容量式センサの検出精度が低下してしまうおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、検出精度が低下してしまうの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】
【０００９】
本発明の第１の特徴は、可動電極を有する可動体が形成された半導体基板の一面に前記可動電極との間に間隔を設けて対向配置される固定電極が形成された第１の固定板を接合し、当該半導体基板の他面に第２の固定板を接合することで空間部が形成された静電容量式センサであって、前記静電容量式センサには、前記空間部で静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段が設けられていることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、前記静電気抑制手段は、前記第１の固定板の内面の前記固定電極が形成された部位以外の部位および前記第２の固定板の内面のうち少なくともいずれか一方に形成された金属膜であり、前記金属膜は、前記固定電極とは電気的に絶縁しており、前記可動体とは電気的に接続していることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、前記可動体は絶縁体を用いずに形成されていることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、前記金属膜は、前記第１の固定板の内面または前記第２の固定板の内面に形成された凹部に形成されていることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第５の特徴は、前記第２の固定板が導電体であることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第６の特徴は、前記第２の固定板の内面に凹部が形成されていることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第７の特徴は、前記静電気抑制手段は、前記空間部に充填された静電気抑制材であることを要旨とする。
【００１６】
本発明の第８の特徴は、前記静電気抑制材は、イオン化された空気または不活性ガスであることを要旨とする。
【００１７】
本発明の第９の特徴は、前記静電容量式センサには、前記空間部を外部空間に連通する連通路が形成されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、静電容量式センサに、空間部で静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段を設けている。そのため、可動体の姿勢の予期せぬ変動を抑制することができるようになり、静電容量式センサの検出精度が低下してしまうのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる静電容量式センサを示す分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる半導体基板を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる半導体基板を示す裏面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】静電容量式センサの作動説明図である。
【図６】静電容量式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】静電容量式センサの出力演算式を表形式で示す説明図である。
【図１０】本発明の第１実施形態にかかる静電容量式センサの固定電極および補助電極の半導体基板との対応を模式的に説明する説明図である。
【図１１】本発明の第１実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【図１８】本発明の第８実施形態にかかる静電容量式センサを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。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半導体基板の表面側と定義する。そして、半導体基板の短手方向をＸ方向、半導体基板の長手方向をＹ方向、半導体基板の厚さ方向をＺ方向として説明する。
【００２１】
また、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ（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（半導体基板）４を備えている。そして、このシリコン基板４の表面（一面）４ａおよび裏面（他面）４ｂにそれぞれ接合されたガラス製の第１の絶縁性基板（第１の固定板）２および第２の絶縁性基板（第２の固定板）３を備えている。本実施形態では、このシリコン基板４と第１の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板３とを陽極接合によって接合している。
【００２３】
そして、第１の絶縁性基板２の下面（内面）２ａには、錘部（可動体）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。
【００２４】
また、第２の絶縁性基板３の上面（内面）３ａ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。
【００２５】
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内に配置された錘部５，６と、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１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。
【００２６】
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。
【００２７】
フレーム部４０は、本実施形態では、Ｚ方向（シリコン基板４の厚さ方向）から見て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。
【００２８】
錘部５，６は、図３および図４に示すように、一面（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。
【００２９】
充実部５３，６３は、図４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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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を選択的にエッチング除去することで形成される。
【００３３】
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。
【００３４】
また、本実施形態では、錘部５，６は、表面の、ビーム部７ａ，７ｂおよびビーム部８ａ，８ｂと連結しない２辺の内の１辺を共有する領域に、厚さが錘部５，６の他所より薄い、平面パターンが帯状の段差部５ｂ，６ｂを有している。この段差部５ｂ，６ｂは、シリコン基板４のシリコン活性層１１１を選択的に除去することにより形成される。そして、ビーム部７ａ，７ｂおよびビーム部８ａ，８ｂは、錘部５，６の段差部５ｂ，６ｂを除く表面の２辺の、それぞれ中点に位置している。
【００３５】
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。
【００３６】
ところで、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）。
【００３７】
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（可動電極５ａ）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がほぼ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。
【００３８】
また、シリコン基板４と第１の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板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。すなわち、シリコン基板４の表面（一面）４ａに第１の絶縁性基板（第１の固定板）２を接合し、シリコン基板４の裏面（他面）４ｂに第２の絶縁性基板（第２の固定板）３を接合することで空間部Ｓを形成している。そして、この空間部Ｓを形成することで、錘部（可動電極５ａ，６ａ）５，６の動作性を確保している。
【００３９】
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（例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）、ＴＭＡＨ（テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液）等）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。
【００４０】
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。
【００４１】
また、錘部５，６の表面の４隅には、錘部５，６が第１の絶縁性基板２の固定電極２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに直接衝突するのを防止するための突起部５１，６１が突設されている。
【００４２】
同様に、錘部５，６の裏面の４隅には、錘部５，６が第２の絶縁性基板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部５２，６２が突設されている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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の絶縁性基板２および第２の絶縁性基板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。
【００４６】
第１の絶縁性基板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。
【００４７】
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の絶縁性基板２に蒸着することで形成している。
【００４８】
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。
【００４９】
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（固定電極側金属接触部）２５がそれぞれ設けられている。
【００５０】
また、各固定電極台９には、引出線（固定電極側金属接触部）２５が接触するアルミニウム製の導電層（半導体基板側金属接触部）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、当該段差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（半導体基板側金属接触部）１３を形成している（図４参照）。
【００５１】
そして、この引出線（固定電極側金属接触部）２５および導電層（半導体基板側金属接触部）１３は、シリコン基板４と第１の絶縁性基板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。
【００５２】
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。
【００５３】
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から離間しているので、各検出電極が互いに絶縁され、各検出電極の寄生容量や、各検出電極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。
【００５４】
また、第１の絶縁性基板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の絶縁性基板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がそれぞれ形成されている。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、それぞれスルーホール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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、当該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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
ところで、本実施形態の加速度センサ１は、図１に示すように、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配置されるとともに、それぞれの加速度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（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。
【００６３】
ここで、本実施形態では、静電容量式センサ１に、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【００６４】
具体的には、図１０に示すように、第１の絶縁性基板２の下面（内面）２ａの固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが形成された部位以外の部位に金属膜２６を形成し、当該金属膜２６を静電気抑制手段７０として用いている。
【００６５】
この金属膜２６は、一対の固定電極２１ａ，２１ｂのＸ方向外側にそれぞれ設けられており、配線２６ａを介してフレーム部４０に接触させている。すなわち、金属膜２６は、配線２６ａおよびフレーム部４０を介して錘部（可動体）５に電気的に接続されている。一方、金属膜２６は、固定電極２１ａ，２１ｂには接触しておらず、固定電極２１ａ，２１ｂとは電気的に絶縁されている。なお、図示省略したが錘部６側にも同様の金属膜２６が形成されている。
【００６６】
さらに、本実施形態では、第２の絶縁性基板３の上面（内面）３ａに形成された付着防止膜（金属膜）３１，３２も、静電気抑制手段７０として用いている。すなわち、錘部（可動体）５，６の裏面に対向するように形成した付着防止膜（金属膜）３１，３２を配線２６ａおよびフレーム部４０を介して錘部（可動体）５，６に電気的に接続させている。この付着防止膜（金属膜）３１，３２も固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとは電気的に絶縁されている。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態では、静電容量式センサ１に、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【００６８】
具体的には、第１の絶縁性基板（第１の固定板）２の下面（内面）２ａの固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが形成された部位以外の部位および第２の絶縁性基板（第２の固定板）３の上面（内面）３ａのうち少なくともいずれか一方（本実施形態では両方）に金属膜（付着防止膜を含む）２６を形成した。こうして、錘部（可動体）５，６の表面と第１の絶縁性基板２の下面（内面）２ａとの対向面積および錘部（可動体）５，６の裏面と第２の絶縁性基板３の上面（内面）３ａとの対向面積（露出部分の面積）を減少させている。そして、対向面積（露出部分の面積）を減少させる金属膜２６や付着防止膜（金属膜）３１，３２を錘部（可動体）５，６と電気的に接続して錘部（可動体）５，６と同電位となるようにしている。
【００６９】
このように、錘部（可動体）５，６との対向部分に錘部（可動体）５，６と同電位となる金属膜２６を形成することで、電気的に不安定なガラス（絶縁体）との対向面積が少なくなる。そのため、錘部（可動体）５，６の表面と第１の絶縁性基板２の下面（内面）２ａとの間、錘部（可動体）５，６の裏面と第２の絶縁性基板３の上面（内面）３ａとの間に電位差が生じてしまうのを抑制することができる。その結果、錘部（可動体）５，６と第１の絶縁性基板（第１の固定板）２との間の電位差や錘部（可動体）５，６と第２の絶縁性基板（第２の固定板）３との間の電位差に起因する静電気の発生を抑制することができ、錘部（可動体）５，６の姿勢の予期せぬ変動を抑制することができるようになり、静電容量式センサ１の検出精度が低下してしまうのを抑制することができる。
【００７０】
このとき、金属膜２６や付着防止膜（金属膜）３１，３２は、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとは電気的に絶縁されているため、錘部（可動体）５，６と固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとの間には電位差を生じさせることができる。
【００７１】
そのため、金属膜２６や付着防止膜（金属膜）３１，３２がセンサとしての機能を損なってしまうのを抑制することができる。すなわち、金属膜２６や付着防止膜（金属膜）３１，３２を形成したことによる静電容量式センサ１の検出精度の低下を抑制することが可能となる。
【００７２】
（第２実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１Ａは、基本的に上記第１実施形態の加速度センサ１と同様の構成をしている。
【００７３】
すなわち、加速度センサ１Ａは、シリコン基板４Ａの表面（一面）４ａに第１の絶縁性基板（第１の固定板）２を接合し、シリコン基板４Ａの裏面（他面）４ｂに第２の絶縁性基板（第２の固定板）３を接合することで空間部Ｓを形成している。
【００７４】
そして、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【００７５】
本実施形態においても、金属膜（付着防止膜３１，３２および配線２６ａを含む）２６を静電気抑制手段７０として用いている。
【００７６】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ａが上記第１実施形態の加速度センサ１と主に異なる点は、錘部（可動体）５，６を絶縁体を用いずに形成した点にある。
【００７７】
本実施形態では、図１２に示すように、ＳＯＩ基板を用いずにＳｉからなるシリコン基板（半導体基板）４Ａを用いて、錘部（可動体）５，６やフレーム部４０を形成している。
【００７８】
このように、錘部（可動体）５，６を絶縁体を用いずに形成することで、錘部（可動体）５，６の構造を電気的に分断されない構造となるようにしている。
【００７９】
以上の本実施形態によっても、上記第１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、本実施形態によれば、錘部（可動体）５，６を絶縁体を用いずに形成した。このように、錘部（可動体）５，６を絶縁体を用いずに形成することで、錘部（可動体）５，６の構造を電気的に分断されない構造とすることができ、錘部（可動体）５，６の上下で電位差が生じてしまうのを抑制することができる。したがって、錘部（可動体）５，６の上下に生じる電位差に起因する静電気の発生を抑制することができ、錘部（可動体）５，６の姿勢の予期せぬ変動を抑制することができるようになる。その結果、静電容量式センサ１Ａの検出精度が低下してしまうのを抑制することができる。
【００８１】
（第３実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１Ｂは、基本的に上記第２実施形態の加速度センサ１Ａと同様の構成をしている。
【００８２】
すなわち、加速度センサ１Ｂは、シリコン基板４Ａの表面（一面）４ａに第１の絶縁性基板（第１の固定板）２を接合し、シリコン基板４Ａの裏面（他面）４ｂに第２の絶縁性基板（第２の固定板）３を接合することで空間部Ｓを形成している。
【００８３】
また、錘部（可動体）５，６を絶縁体を用いずに形成している。
【００８４】
そして、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【００８５】
本実施形態においても、金属膜（付着防止膜３１，３２および配線２６ａを含む）２６を静電気抑制手段７０として用いている。
【００８６】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ｂが上記第２実施形態の加速度センサ１Ａと主に異なる点は、第１の絶縁性基板（第１の固定板）２の下面（内面）２ａに形成された凹部２ｂに金属膜２６を形成した点にある。
【００８７】
本実施形態では、図１３に示すように、第１の絶縁性基板（第１の固定板）２の下面（内面）２ａの固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが形成された部位以外の部位に凹部２ｂを形成し、当該凹部２ｂに金属膜２６を形成するようにしている。なお、凹部２ｂの深さは、３μｍ以上とするのが好ましい。
【００８８】
このように、凹部２ｂに金属膜２６を形成することで、錘部（可動体）５，６と第１の絶縁性基板（第１の固定板）２との間の距離（第１の絶縁性基板２の固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが形成された部位以外の部位における錘部５，６との距離）を大きくしている。
【００８９】
以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、金属膜２６を、第１の絶縁性基板（第１の固定板）２の下面（内面）２ａに形成された凹部２ｂに形成した。そのため、錘部（可動体）５，６と第１の絶縁性基板（第１の固定板）２との間の距離（第１の絶縁性基板２の固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが形成された部位以外の部位における錘部５，６との距離）を大きくすることができる。このように、錘部（可動体）５，６までの距離を大きくすることで、錘部（可動体）５，６が受ける静電気の影響をより小さくすることができるようになる。その結果、錘部（可動体）５，６の姿勢の予期せぬ変動を抑制することができるようになり、静電容量式センサ１Ｂの検出精度が低下してしまうのを抑制することができる。
【００９１】
（第４実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１Ｃは、基本的に上記第２実施形態の加速度センサ１Ａと同様の構成をしている。
【００９２】
すなわち、加速度センサ１Ｃは、シリコン基板４Ａの表面（一面）４ａに第１の絶縁性基板（第１の固定板）２を接合し、シリコン基板４Ａの裏面（他面）４ｂに第２の固定板３Ｃを接合することで空間部Ｓを形成している。
【００９３】
また、錘部（可動体）５，６を絶縁体を用いずに形成している。
【００９４】
そして、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【００９５】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ｃが上記第２実施形態の加速度センサ１Ａと主に異なる点は、第２の固定板３Ｃを導電体で構成した点にある。
【００９６】
本実施形態では、図１４に示すように、Ｓｉからなるシリコン基板を用いて、第２の固定板３Ｃを形成している。この第２の固定板３Ｃは、シリコン基板４Ａに接合した際にシリコン基板４Ａと電気的に接続されるため、第２の固定板３Ｃの上面（内面）３ａＣは、錘部（可動体）５，６に電気的に接続されて同電位となる。
【００９７】
したがって、本実施形態では、第２の固定板３Ｃの上面（内面）３ａＣには付着防止膜を形成していない。
【００９８】
すなわち、本実施形態においては、第２の固定板３Ｃおよび第１の絶縁性基板２の下面（内面）２ａの固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが形成された部位以外の部位に形成された金属膜（配線２６ａを含む）２６を静電気抑制手段７０として用いている。
【００９９】
以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【０１００】
また、本実施形態によれば、第２の固定板３Ｃを導電体であるシリコン基板で構成した。そのため、第２の固定板３Ｃは、シリコン基板４Ａに接合した際にシリコン基板４Ａと電気的に接続されて、第２の固定板３Ｃの上面（内面）３ａＣを、錘部（可動体）５，６に電気的に接続させて同電位にすることができる。したがって、第２の固定板３Ｃの上面（内面）３ａＣに付着防止膜（金属膜）を形成する必要がなくなり、製造工程の簡素化を図ることができる。
【０１０１】
（第５実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１Ｄは、基本的に上記第２実施形態の加速度センサ１Ａと同様の構成をしている。
【０１０２】
すなわち、加速度センサ１Ｄは、シリコン基板４Ａの表面（一面）４ａに第１の絶縁性基板（第１の固定板）２を接合し、シリコン基板４Ａの裏面（他面）４ｂに第２の絶縁性基板（第２の固定板）３を接合することで空間部Ｓを形成している。
【０１０３】
また、錘部（可動体）５，６を絶縁体を用いずに形成している。
【０１０４】
そして、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【０１０５】
本実施形態においても、金属膜（付着防止膜３１，３２および配線２６ａを含む）２６を静電気抑制手段７０として用いている。
【０１０６】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ｄが上記第２実施形態の加速度センサ１Ａと主に異なる点は、付着防止膜（金属膜）３１，３２を、第２の絶縁性基板（第２の固定板）３の上面（内面）３ａに形成された凹部３ｂに形成した点にある。
【０１０７】
本実施形態では、図１５に示すように、第２の絶縁性基板（第２の固定板）３の上面（内面）３ａに凹部３ｂを形成し、当該凹部３ｂに付着防止膜（金属膜）３１，３２を形成するようにしている。なお、凹部３ｂの深さは、３μｍ以上とするのが好ましい。
【０１０８】
このように、凹部３ｂに付着防止膜（金属膜）３１，３２を形成することで、錘部（可動体）５，６と第２の絶縁性基板（第２の固定板）３との間の距離を大きくしている。
【０１０９】
以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【０１１０】
また、本実施形態によれば、付着防止膜（金属膜）３１，３２を、第２の絶縁性基板（第２の固定板）３の上面（内面）３ａに形成された凹部３ｂに形成した。そのため、錘部（可動体）５，６と第２の絶縁性基板（第２の固定板）３との間の距離を大きくすることができる。このように、錘部（可動体）５，６までの距離を大きくすることで、錘部（可動体）５，６が受ける静電気の影響をより小さくすることができるようになる。その結果、錘部（可動体）５，６の姿勢の予期せぬ変動を抑制することができるようになり、静電容量式センサ１Ｄの検出精度が低下してしまうのを抑制することができる。
【０１１１】
（第６実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１Ｅは、基本的に上記第４実施形態の加速度センサ１Ｃと同様の構成をしている。
【０１１２】
すなわち、加速度センサ１Ｅは、シリコン基板４Ａの表面（一面）４ａに第１の絶縁性基板（第１の固定板）２を接合し、シリコン基板４Ａの裏面（他面）４ｂに第２の固定板３Ｃを接合することで空間部Ｓを形成している。
【０１１３】
また、錘部（可動体）５，６を絶縁体を用いずに形成している。
【０１１４】
そして、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【０１１５】
本実施形態においても、シリコン基板３Ｃおよび第１の絶縁性基板２の下面（内面）２ａの固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが形成された部位以外の部位に形成された金属膜（配線２６ａを含む）２６を静電気抑制手段７０として用いている。
【０１１６】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ｅが上記第４実施形態の加速度センサ１Ｃと主に異なる点は、導電体で形成した第２の固定板３Ｃの上面（内面）３ａＣに凹部３ｂＣが形成されている点にある。
【０１１７】
本実施形態では、図１６に示すように、第２の固定板３Ｃの上面（内面）３ａＣの錘部（可動体）５，６の裏面と対向する部位のほぼ全域にわたって凹部３ｂＣを形成している。また、凹部３ｂＣの深さは、３μｍ以上とするのが好ましい。
【０１１８】
以上の本実施形態によっても、上記第４実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【０１１９】
また、本実施形態によれば、導電体で形成した第２の固定板３Ｃの上面（内面）３ａＣに凹部３ｂＣを形成した。そのため、錘部（可動体）５，６と第２の固定板３Ｃとの間の距離を大きくすることができる。このように、錘部（可動体）５，６までの距離を大きくすることで、錘部（可動体）５，６が受ける静電気の影響をより小さくすることができるようになる。その結果、錘部（可動体）５，６の姿勢の予期せぬ変動を抑制することができるようになり、静電容量式センサ１Ｅの検出精度が低下してしまうのを抑制することができる。
【０１２０】
（第７実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１Ｆは、基本的に上記第１実施形態の加速度センサ１と同様の構成をしている。
【０１２１】
すなわち、加速度センサ１Ｆは、シリコン基板４の表面（一面）４ａに第１の絶縁性基板（第１の固定板）２を接合し、シリコン基板４の裏面（他面）４ｂに第２の絶縁性基板（第２の固定板）３を接合することで空間部Ｓを形成している。
【０１２２】
そして、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【０１２３】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ｆが上記第１実施形態の加速度センサ１と主に異なる点は、静電気抑制手段７０として、空間部Ｓに充填される静電気抑制材を用いた点にある。
【０１２４】
本実施形態では、公知のイオン化装置を用いてイオン化させた空気または窒素、アルゴン等の不活性ガスを静電気抑制材として用い、空間部Ｓにイオン化させた空気等を充填させている。
【０１２５】
このように、空間部Ｓにイオン化させた空気等を充填させることで、錘部（可動体）５，６が受ける静電気の影響をより小さくすることができるようになる。その結果、錘部（可動体）５，６の姿勢の予期せぬ変動を抑制することができるようになり、静電容量式センサ１Ｆの検出精度が低下してしまうのを抑制することができる。
【０１２６】
したがって、本実施形態によれば、第１の絶縁性基板（第１の固定板）２の下面（内面）２ａの固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが形成された部位以外の部位に金属膜２６を形成しなくても、錘部（可動体）５，６が受ける静電気の影響をより小さくすることができるようになる。また、付着防止膜３１，３２に静電気の発生を抑制する機能を持たせる必要がなくなり、加速度センサ１Ｆの製造が容易になるという利点もある。
【０１２７】
（第８実施形態）
本実施形態にかかる加速度センサ１Ｇは、基本的に上記第７実施形態の加速度センサ１Ｆと同様の構成をしている。
【０１２８】
すなわち、加速度センサ１Ｇは、シリコン基板４の表面（一面）４ａに第１の絶縁性基板（第１の固定板）２を接合し、シリコン基板４の裏面（他面）４ｂに第２の絶縁性基板（第２の固定板）３を接合することで空間部Ｓを形成している。
【０１２９】
そして、空間部Ｓで静電気が生じるのを抑制する静電気抑制手段７０を設けている。
【０１３０】
本実施形態においても、静電気抑制手段７０として、空間部Ｓに充填される静電気抑制材を用いている。すなわち、空間部Ｓにイオン化させた空気等を充填させることで、錘部（可動体）５，６が受ける静電気の影響をより小さくさせている。
【０１３１】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ｇが上記第７実施形態の加速度センサ１Ｆと主に異なる点は、静電容量式センサ１Ｇに、空間部Ｓを大気（外部空間）に連通する連通路４ｃが形成されている点にある。
【０１３２】
本実施形態では、図１８に示すように、シリコン基板４の下部に連通路４ｃを形成し、空間部Ｓを大気（外部空間）に連通させている。
【０１３３】
以上の本実施形態によっても、上記第７実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【０１３４】
また、本実施形態によれば、静電容量式センサ１Ｇに、空間部Ｓを大気（外部空間）に連通する連通路４ｃを形成した。このように、空間部Ｓを大気（外部空間）に連通させることで、空間部Ｓ内の湿潤が促されて空間部Ｓ内の湿度を高めることができる。その結果、空間部Ｓ内の静電気を外部に開放させることができ、錘部（可動体）５，６が受ける静電気の影響をより小さくすることができるようになる。その結果、錘部（可動体）５，６の姿勢の予期せぬ変動を抑制することができるようになり、静電容量式センサ１Ｇの検出精度が低下してしまうのを抑制することができる。
【０１３５】
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。
【０１３６】
例えば、上記各実施形態では、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。
【０１３７】
また、上記各実施形態では、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。
【０１３８】
また、上記第１から第８実施形態で説明した構成を任意に組み合わせた実施形態とすることも可能である。
【０１３９】
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】
【０１４０】
１，１Ａ、１Ｂ,１Ｃ，１Ｄ,１Ｅ,１Ｆ,１Ｇ  加速度センサ（静電容量式センサ）
２  第１の絶縁性基板（第１の固定板）
３  第２の絶縁性基板（第２の固定板）
３Ｃ  第２の固定板
４，４Ａ  シリコン基板（半導体基板）
５，６  錘部（可動体）
５ａ、６ａ  可動電極
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ  固定電極
２６  金属膜
３１，３２  付着防止膜（金属膜）
７０  静電気抑制手段
【図１】
2013181884.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】
2013181884.tif 000009
【図８】
2013181884.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2013181884.tif 000012
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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