(57)【要約】【課題】デバイス特性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。【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が接合されている。また、可動電極５ａ,６ａおよび固定電極２１ａ,２１ｂ,２２ａ,２２ｂのうち少なくともいずれか一方の電極５ａ,６ａには、ストッパ５１，６１が設けられている。そして、ストッパ５１，６１には、可動体５，６が相対変位した際に他方の電極２１ａ,２１ｂ,２２ａ,２２ｂ側と当接する当接面５１ｃ，６１ｃを有する可撓性の当接部５１ｂ，６１ｂを備えており、当該当接部５１ｂ，６１ｂの当接面５１ｃ，６１ｃの反対側には、当接部５１ｂ，６１ｂの撓みを許容する空間Ｓ１が形成されている。【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相対変位可能に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の固定板を接合した静電容量式センサであって、
前記可動電極および固定電極のうち少なくともいずれか一方の電極にはストッパが設けられており、
前記ストッパは、前記可動体が相対変位した際に他方の電極側と当接する当接面を有する可撓性の当接部を備えており、当該当接部の前記当接面の反対側には、前記当接部の撓みを許容する空間が形成されていることを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記ストッパは、略Ｌ字状または略Ｔ字状に形成され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】
前記ストッパは、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または請求項２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面に、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形成された上部固定板を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、固定電極の可動電極と対向する部位に突起状のストッパを設けることで、過大な外力等の作用により可動体が変位した際に、固定電極や上部固定板に可動電極が直接衝突して可動体が上部固定板に張り付いてしまうのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０４７６６４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、上記従来の技術では、過大な外力等の作用により可動体が変位して可動電極が突起状のストッパと接触した際に、可動電極とストッパとが互いに擦れてストッパ等を破壊してしまうおそれがあった。このように、ストッパ等が破壊されると、異物が発生し、当該異物によって可動体の変位が阻害されて、センサとしての機能が損なわれてしまうおそれがあった。すなわち、上記従来の技術では、デバイス特性が低下してしまうおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、デバイス特性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】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、可動電極を有する可動体が相対変位可能に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の固定板を接合した静電容量式センサであって、前記可動電極および固定電極のうち少なくともいずれか一方の電極にはストッパが設けられており、前記ストッパは、前記可動体が相対変位した際に他方の電極側と当接する当接面を有する可撓性の当接部を備えており、当該当接部の前記当接面の反対側には、前記当接部の撓みを許容する空間が形成されていることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、前記ストッパは、略Ｌ字状または略Ｔ字状に形成されていることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、前記ストッパは、絶縁性材料で形成されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ストッパは、可動体が相対変位した際に他方の電極側と当接する当接面を有する可撓性の当接部を備えており、当該当接部の当接面の反対側には、当接部の撓みを許容する空間を形成している。したがって、過大な外力等の作用により可動体が相対変位してストッパの当接部が他方の電極側と当接した際に、ストッパの当接部を可動体の相対変位方向に撓ませることができる。そのため、ストッパの当接部と他方の電極側との間に擦れが生じてしまうのを抑制することができる。その結果、ストッパ等の破壊による異物の発生が抑制され、異物による可動体の変位の阻害を抑制することができる。
【００１１】
このように、本発明によれば、デバイス特性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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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ストッパ部分を示す図であって、（ａ）は、ストッパが他方の電極側に当接する前の状態を拡大して示す断面図、（ｂ）は、ストッパが他方の電極側に当接した状態を拡大して示す断面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態の変形例にかかる静電容量式センサのストッパ部分を拡大して示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかる静電容量式センサのストッパ部分を示す図であって、（ａ）は、ストッパが他方の電極側に当接する前の状態を拡大して示す断面図、（ｂ）は、ストッパが他方の電極側に当接した状態を拡大して示す断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態にかかる静電容量式センサのストッパが他方の電極側に当接した状態を拡大して示す断面図断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態にかかる静電容量式センサのストッパが他方の電極側に当接する前の状態を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
（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。
【００１６】
そして、第１の絶縁性基板２の下面（内面）２ａには、矩形状の錘部（可動体）５，６の設置領域に対応した矩形状の固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられている。
【００１７】
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矩形状の付着防止膜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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
なお、本実施形態では、錘部５，６の表面に可動電極５ａ，６ａの機能を持たせているが、錘部５，６における固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂとの対向面に可動電極を別途形成するようにしてもよい。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
また、ビーム部７ａ，７ｂおよびビーム部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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、錘部５，６の表面（可動電極５ａ,６ａ）の４隅およびビーム部７ａ，７ｂ、ビーム部８ａ，８ｂの近傍には、錘部５，６（可動電極５ａ,６ａ）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（ストッパ）５１，６１が突設されている。すなわち、可動電極５ａ,６ａには、それぞれ８つの突起部（ストッパ）５１，６１が突設されている。
【００３６】
同様に、錘部５，６の裏面の４隅およびビーム部７ａ，７ｂ、ビーム部８ａ，８ｂの近傍には、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（ストッパ）５２，６２が突設されている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。本実施液体では、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３参照）。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
上述したように、可動電極５ａ,６ａおよび固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂのうち少なくともいずれか一方の電極である可動電極５ａ,６ａには、突起部（ストッパ）５１，６１が設けられている。
【００５８】
ここで、可動電極５ａ,６ａに設けた突起部（ストッパ）５１，６１にばね性を持たせるようにした。本実施形態では、矩形状の可動電極５ａ,６ａの４隅に設けられた突起部（ストッパ）５１，６１にばね性を持たせている。なお、ビーム部７ａ，７ｂ、ビーム部８ａ，８ｂの近傍に設けた突起部（ストッパ）５１，６１にも、ばね性を持たせるようにしてもよい。
【００５９】
具体的には、４隅に設けられた突起部（ストッパ）５１，６１は、可動電極５ａ,６ａの表面から略垂直に延設された支持部５１ａ，６１ａと、支持部５１ａ，６１ａに連設されて、可動電極５ａ,６ａの表面と略平行、かつ、可動電極５ａ,６ａの外周側に向けて延在する当接部５１ｂ，６１ｂとで、略Ｌ字状に形成されている。このとき、当接部５１ｂ，６１ｂは、平面視で、可動電極５ａ,６ａの領域を超えないように形成されている。
【００６０】
また、当接部５１ｂ，６１ｂは、過大な物理量（加速度）が印加されて錘部（可動体）５，６が大きく相対変位（揺動など）した際に、他方の電極である固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側に当接する当接面５１ｃ，６１ｃを有している。なお、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側とは、第１の絶縁性基板（第１の固定板）２や固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂのうち、当接面５１ｃ，６１ｃと対向する部位のことをいう。すなわち、本実施形態では、図１０に示すように、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが当接面５１ｃ，６１ｃと対向しているため、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側とは、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの当接面５１ｃ，６１ｃと対向する部位のことをいう。
【００６１】
さらに、本実施形態では、当接部５１ｂ，６１ｂは可撓性を有しており、当接部５１ｂ，６１ｂの当接面５１ｃ，６１ｃの反対側（図１０では、当接部５１ｂ，６１ｂの下方）には、当接部５１ｂ，６１ｂの撓みを許容する空間Ｓ１が形成されている。
【００６２】
この空間Ｓ１は、一方の電極である可動電極５ａ,６ａの表面と、当接部５１ｂ，６１ｂの当接面５１ｃ，６１ｃの反対側の面であって、可動電極５ａ,６ａの表面に対向する対向面５１ｄ，６１ｄとの間に形成されている。
【００６３】
したがって、過大な物理量（加速度）が印加されて錘部（可動体）５，６が大きく相対変位（揺動など）した際には、図１０（ｂ）に示すように、当接部５１ｂ，６１ｂの当接面５１ｃ，６１ｃが固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂに当接し、当接部５１ｂ，６１ｂが空間Ｓ１を狭める方向（一方の電極である可動電極側：下側）に撓むこととなる。
【００６４】
なお、突起部（ストッパ）５１，６１は、絶縁性材料で形成されており、可動電極５ａ,６ａと固定電極２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂとが短絡してしまうのを防止している。なお、この突起部（ストッパ）５１，６１は、可動電極５ａ,６ａ（錘部５，６）と一体に形成してもよいし、別体に形成してもよい。
【００６５】
本実施形態では、突起部（ストッパ）５１，６１は、ポリイミドやＳＵ−８（商品名）等によって略Ｌ字状となるように形成されている。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態では、可動電極５ａ,６ａおよび固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂのうち少なくともいずれか一方の電極である可動電極５ａ,６ａに、突起部（ストッパ）５１，６１を形成している。そして、突起部（ストッパ）５１，６１には、錘部（可動体）５，６が相対変位した際に固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側（他方の電極側）と当接する当接面５１ｃ，６１ｃを有する可撓性の当接部５１ｂ，６１ｂを備えている。さらに、当接部５１ｂ，６１ｂの当接面５１ｃ，６１ｃの反対側には、当接部５１ｂ，６１ｂの撓みを許容する空間Ｓ１を形成している。
【００６７】
したがって、過大な加速度（物理量）の印加等により過大な外力が作用した場合には、錘部（可動体）５，６が相対変位（揺動や上方への平行移動）し、突起部（ストッパ）５１，６１の当接部５１ｂ，６１ｂが他方の電極側と当接する。そして、突起部（ストッパ）５１，６１の当接部５１ｂ，６１ｂが他方の電極側と当接すると、突起部（ストッパ）５１，６１の当接部５１ｂ，６１ｂが空間Ｓ１を狭める方向（一方の電極である可動電極側：下側）に撓むこととなる。すなわち、当接部５１ｂ，６１ｂを可動体の相対変位方向（上方）に撓ませることができる。そのため、当接部５１ｂ，６１ｂと固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側とが当接した際に、当接部分に横方向の分力が作用してしまうのを抑制することができる。そのため、突起部（ストッパ）５１，６１の当接部５１ｂ，６１ｂが固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側に対して横ずれしてしまう（当接部５１ｂ，６１ｂと他方の電極側との間に擦れが生じてしまう）のを抑制することができる。その結果、突起部（ストッパ）５１，６１や錘部（可動体）５，６等の破壊による異物の発生が抑制され、異物による錘部（可動体）５，６の相対変位の阻害を抑制することができる。
【００６８】
このように、本発明によれば、デバイス特性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１を得ることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、突起部（ストッパ）５１，６１が略Ｌ字状に形成されている。さらに、当接部５１ｂ，６１ｂは、平面視で、可動電極５ａ,６ａの領域を超えないように形成されている。そのため、可動電極５ａ,６ａの領域に、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂと対向しないデッドスペースが生じてしまうのを抑制することができ、静電容量の検出量を大きくすることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、突起部（ストッパ）５１，６１を、絶縁性材料で形成している。そのため、可動電極５ａ,６ａと固定電極２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂとが短絡してしまうのを防止することができる。
【００７１】
なお、ストッパとして、図１１に示すような略Ｔ字状をした突起部（ストッパ）５１Ａ，６１Ａを用いるようにしてもよい。
【００７２】
この突起部（ストッパ）５１Ａ，６１Ａも、ポリイミドやＳＵ−８（商品名）等の絶縁性材料により形成することができる。
【００７３】
突起部（ストッパ）５１Ａ，６１Ａは、可動電極５ａ,６ａの表面から略垂直に延設された支持部５１Ａａ，６１Ａａと、支持部５１Ａａ，６１Ａａに連設されて、可動電極５ａ,６ａの表面と略平行、かつ、可動電極５ａ,６ａの外周側および内周側（外周側の延在方向とは反対側の方向）に向けて延在する当接部５１Ａｂ，６１Ａｂとで、略Ｔ字状に形成されている。このとき、当接部５１Ａｂ，６１Ａｂは、平面視で、可動電極５ａ,６ａの領域を超えないように形成されている。
【００７４】
また、当接部５１Ａｂ，６１Ａｂは、過大な物理量（加速度）が印加されて錘部（可動体）５，６が大きく相対変位（揺動など）した際に、他方の電極である固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側に当接する当接面５１Ａｃ，６１Ａｃを有している。
【００７５】
さらに、当接部５１Ａｂ，６１Ａｂは可撓性を有しており、当接部５１Ａｂ，６１Ａｂの当接面５１Ａｃ，６１Ａｃの反対側（図１１では、当接部５１Ａｂ，６１Ａｂの下方）には、当接部５１Ａｂ，６１Ａｂの撓みを許容する空間Ｓ２が支持部５１Ａａ，６１Ａａの両側に形成されている。
【００７６】
かかる構成の突起部（ストッパ）５１Ａ，６１Ａを設けることでも、上述の作用、効果を奏することができる。
【００７７】
（第２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１実施形態の加速度センサ１と同様の構成をしている。
【００７８】
すなわち、加速度センサ１Ｂ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。
【００７９】
そして、本実施形態においても、突起部（ストッパ）５１，６１を、可動電極５ａ,６ａの表面から略垂直に延設された支持部５１ａ，６１ａと、支持部５１ａ，６１ａに連設されて、可動電極５ａ,６ａの表面と略平行、かつ、可動電極５ａ,６ａの外周側に向けて延在する当接部５１ｂ，６１ｂとで、略Ｌ字状に形成している。このとき、当接部５１ｂ，６１ｂは、平面視で、可動電極５ａ,６ａの領域を超えないように形成されている。
【００８０】
また、当接部５１ｂ，６１ｂは、過大な物理量（加速度）が印加されて錘部（可動体）５，６が大きく相対変位（揺動など）した際に、他方の電極である固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂ側に当接する当接面５１ｃ，６１ｃを有している。
【００８１】
さらに、本実施形態においても、当接部５１ｂ，６１ｂは可撓性を有しており、当接部５１ｂ，６１ｂの当接面５１ｃ，６１ｃの反対側（図１２では、当接部５１ｂ，６１ｂの下方）には、当接部５１ｂ，６１ｂの撓みを許容する空間Ｓ１が形成されている。
【００８２】
この空間Ｓ１は、一方の電極である可動電極５ａ,６ａの表面と、当接部５１ｂ，６１ｂの当接面５１ｃ，６１ｃの反対側の面であって、可動電極５ａ,６ａの表面に対向する対向面５１ｄ，６１ｄとの間に形成されている。
【００８３】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ｂ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、当接部５１ｂ，６１ｂの当接面５１ｃ，６１ｃを他方の電極である固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂに別体に設けた突起部（ストッパ）２６，２７に当接させるようにした点にある。
【００８４】
すなわち、本実施形態では、過大な加速度（物理量）の印加等により過大な外力が作用した場合には、錘部（可動体）５，６が相対変位（揺動や上方への平行移動）し、突起部（ストッパ）５１，６１の当接部５１ｂ，６１ｂが突起部（ストッパ）２６，２７（他方の電極側）と当接する。そして、突起部（ストッパ）５１，６１の当接部５１ｂ，６１ｂが突起部（ストッパ）２６，２７（他方の電極側）と当接した際に、突起部（ストッパ）５１，６１の当接部５１ｂ，６１ｂが空間Ｓ１を狭める方向（一方の電極である可動電極側：下側）に撓むようにしている。
【００８５】
なお、突起部（ストッパ）５１，６１および突起部（ストッパ）２６，２７は、可動電極５ａ,６ａと固定電極２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂとが短絡してしまうのを防止できればよく、互いに当接する突起部のうちいずれか一方の突起部が、絶縁性材料で形成されていればよい。したがって、突起部（ストッパ）５１，６１を絶縁性材料で形成した場合、突起部（ストッパ）２６，２７を固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂに一体に設けることも可能である。また、突起部（ストッパ）５１，６１の支持部５１ａ，６１ａおよび当接部５１ｂ，６１ｂのいずれかのみを絶縁性材料で形成することも可能である。
【００８６】
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。
【００８７】
なお、本実施形態においても、突起部（ストッパ）５１，６１の形状を略Ｔ字状とすることが可能である。
【００８８】
（第３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１と同様の構成をしている。
【００８９】
すなわち、加速度センサ１Ｃ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。
【００９０】
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１Ｂと主に異なる点は、突起部（ストッパ）５１，６１と突起部（ストッパ）２６，２７の形状を逆にした点にある（図１３参照）。
【００９１】
すなわち、本実施形態では、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂが一方の電極に相当し、可動電極５ａ，６ａが他方の電極に相当している。
【００９２】
そして、突起部（ストッパ）５１，６１を、可動電極５ａ,６ａの表面に形成している。
【００９３】
一方、突起部（ストッパ）２６，２７を、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの表面から略垂直に延設された支持部２６ａ，２７ａと、支持部２６ａ，２７ａに連設されて、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの表面と略平行かつ、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの内側に向けて延在する当接部２６ｂ，２７ｂとで、略Ｌ字状に形成している。このとき、当接部２６ｂ，２７ｂは、平面視で、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの領域を超えないように形成されている。
【００９４】
また、当接部２６ｂ，２７ｂは、過大な物理量（加速度）が印加されて錘部（可動体）５，６が大きく相対変位（揺動など）した際に、他方の電極である可動電極５ａ，６ａ側に当接する当接面２６ｃ，２７ｃを有している。
【００９５】
さらに、本実施形態においても、当接部２６ｂ，２７ｂは可撓性を有しており、当接部２６ｂ，２７ｂの当接面２６ｃ，２７ｃの反対側（図１３では、当接部２６ｂ，２７ｂの上方）には、当接部２６ｂ，２７ｂの撓みを許容する空間Ｓ３が形成されている。
【００９６】
この空間Ｓ３は、一方の電極である固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの表面と、当接部２６ｂ，２７ｂの当接面２６ｃ，２７ｃの反対側の面であって、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの表面に対向する対向面２６ｄ，２７ｄとの間に形成されている。
【００９７】
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。
【００９８】
なお、本実施形態においても、突起部（ストッパ）２６，２７の形状を略Ｔ字状とすることが可能である。
【００９９】
また、突起部（ストッパ）５１，６１を設けず、当接部２６ｂ，２７ｂの当接面２６ｃ，２７ｃを可動電極５ａ,６ａの表面に直接当接させるようにすることも可能である。
【０１００】
（第４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３実施形態の加速度センサ１Ｃと同様の構成をしている。
【０１０１】
すなわち、加速度センサ１Ｄ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。
【０１０２】
そして、本実施形態においても、固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂに設けた突起部（ストッパ）２６Ｄ，２７Ｄにばね性を持たせるようにした。
【０１０３】
ここで、本実施形態にかかる加速度センサ１Ｄが上記第３実施形態の加速度センサ１Ｃと主に異なる点は、略板状の突起部（ストッパ）２６Ｄ，２７Ｄの一部が固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの領域からはみ出すように、突起部（ストッパ）２６Ｄ，２７Ｄを設けた点にある。
【０１０４】
具体的には、図１４に示すように、略板状の突起部（ストッパ）２６Ｄ，２７Ｄの一部を固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの領域からはみ出させ、当該はみ出した部分を当接部２６Ｄｂ，２７Ｄｂとしている。そして、当接部２６Ｄｂ，２７Ｄｂの当接面２６Ｄｃ，２７Ｄｃを可動電極５ａ,６ａの表面に直接当接させるようにしている。
【０１０５】
このように、略板状の突起部（ストッパ）２６Ｄ，２７Ｄの一部を固定電極２１ａ，２１ｂおよび２２ａ，２２ｂの領域からはみ出させることで、第１の絶縁性基板（一方の電極側）２の下面（内面）２ａと、当接部２６Ｄｂ，２７Ｄｂの当接面２６Ｄｃ，２７Ｄｃの反対側の面であって、第１の絶縁性基板（一方の電極側）２の下面（内面）２ａに対向する対向面２６Ｄｄ，２７Ｄｄとの間に空間Ｓ４が形成される。この空間Ｓ４は、当接部２６Ｄｂ，２７Ｄｂの撓みを許容するものである。
【０１０６】
以上の本実施形態によっても、上記第３実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【０１０７】
なお、可動電極５ａ,６ａの表面に突起部（ストッパ）５１，６１を設け、当接部２６Ｄｂ，２７Ｄｂの当接面２６Ｄｃ，２７Ｄｃを突起部（ストッパ）５１，６１に当接させるようにすることも可能である。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
また、上記各実施形態では、ＳＯＩ基板を用いて形成した半導体基板を例示したが、ＳＯＩ基板を用いずにＳｉからなる半導体基板を用いて、可動体やフレーム部を形成することも可能である。
【０１１２】
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】
【０１１３】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  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）
４  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  突起部（ストッパ）
２６ｂ，２６Ｄｂ  当接部
２６ｃ，２６Ｄｃ  当接面
２７  突起部（ストッパ）
２７ｂ，２７Ｄｂ  当接部
２７ｃ，２７Ｄｃ  当接面
５１  突起部（ストッパ）
５１ｂ，５１Ａｂ  当接部
５１ｃ，５１Ａｃ  当接面
６１  突起部（ストッパ）
６１ｂ，６１Ａｂ  当接部
６１ｃ，６１Ａｃ  当接面
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  空間
【図１】
2013228243.tif 000003
【図２】
2013228243.tif 000004
【図３】
2013228243.tif 000005
【図４】
2013228243.tif 000006
【図５】
2013228243.tif 000007
【図６】
2013228243.tif 000008
【図７】
2013228243.tif 000009
【図８】
2013228243.tif 000010
【図９】
2013228243.tif 000011
【図１０】
2013228243.tif 000012
【図１１】
2013228243.tif 000013
【図１２】
2013228243.tif 000014
【図１３】
2013228243.tif 000015
【図１４】
2013228243.tif 000016