(57)【要約】【課題】検出感度を低下させることなく検出不良を防止することができる静電容量型加速度センサを提供すること。【解決手段】錘として機能する可動電極１２ｃと、可動電極１２ｃを収容する空間が形成されたシリコン製基板１１と、可動電極１２ｃをシリコン製基板１１に対して昇降可能に支持する撓み梁１１ｃと、可動電極１２ｃに対して所定の間隔を置いて対向する固定電極１４ｅを有し、シリコン製基板１１の主面に接合されたガラス基板１３とを具備し、撓み梁１１ｃは、平面視において可動電極１２ｃから所定の間隔をおいて可動電極１２ｃの周囲に沿う長尺部２１ａと、長尺部２１ａ及び可動電極１２ｃを連結する連結部２１ｂとを有しており、ガラス基板１３には、撓み梁１１ｃに対向する位置に撓み梁１１ｃとガラス基板１３とが接触するのを防止するための逃げ溝１３ａを形成して構成した。【選択図】図８
2009300225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
錘として機能する可動電極と固定電極との間の静電容量の変化から少なくともＺ軸方向の加速度を検出する静電容量型加速度センサであって、
前記可動電極と、前記可動電極を収容する空間が形成された第１基板と、前記可動電極を前記第１基板に対して昇降可能に支持する撓み梁と、前記可動電極に対して所定の間隔を置いて対向する固定電極を有し、前記第１基板の主面に接合された第２基板とを具備し、
前記撓み梁は、平面視において前記可動電極から所定の間隔をおいて前記可動電極の周囲に沿う長尺部と、前記長尺部及び前記可動電極を連結する連結部とを有しており、
前記第２基板には、前記撓み梁に対向する位置に前記撓み梁と前記第２基板とが接触するのを防止するための逃げ部が形成されていることを特徴とする静電容量型加速度センサ。
【請求項２】
前記逃げ部は、溝により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型加速度センサ。
【請求項３】
前記逃げ部の深さは、前記所定の間隔の１倍〜２倍であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量型加速度センサ。
【請求項４】
前記撓み梁は、前記可動電極の前記第２基板側の端面近傍を支持していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の静電容量型加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量を用いて加速度を検出する静電容量型加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度を検出するセンサとして、例えば静電容量型加速度センサがある。この静電容量型加速度センサは、固定電極と、力が加わることにより変位する可動電極とで構成され、固定電極と可動電極との間の静電容量の変化を検出することにより、両電極面と垂直な方向の加速度を求めることができるようになっている。
【０００３】
このような静電容量型加速度センサとしては、可動電極である錘を片持ち梁で支持する構成のもの、可動電極である錘を両端支持梁で支持する構成のもの、及び可動電極である錘の周囲に梁を配置してこの梁で錘を支持する構成のものなどがある。この中で、可動電極である錘の周囲に梁を配置してこの梁で錘を支持する構成の静電容量型加速度センサとして、特許文献１に開示されているものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−４３３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本出願人は、可動電極の周囲に梁を配置する構成として、図１０に示すような静電容量型加速度センサを考えている。図１０（ａ）に示すように、静電容量型加速度センサは、可動電極３２を有するシリコン製基板（第１基板）３３と、固定電極３４を有するガラス基板（第２基板）３５とが接合して構成されており、可動電極３２と固定電極３４との間にはエアギャップ３６が形成されている。また、図１０（ｂ）に示すように、可動電極３２は、４つのクランク状の撓み梁３７によりシリコン製基板３３に昇降可能に支持されており、可動電極３２に加速度が作用することにより、撓み梁３７が撓んでエアギャップ３６が可変し、可動電極３２と固定電極３４との間の静電容量が変化するようになっている。
【０００６】
しかしながら、図１０に示す静電容量型加速度センサにおいては、ガラス基板３５のシリコン製基板３３側の面が面一に形成されているため、可動電極３２に所定の加速度以上の加速度が作用すると、ガラス基板３５に撓み梁３７が貼り付いて検出不良が生じるという問題があった。また、撓み梁３７の貼り付きを防止するために、エアギャップ３６を広くとると、検出感度が低下すると共に、撓み梁３７が変形しすぎて破損してしまう虞があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、検出感度を低下させることなく検出不良を防止することができる静電容量型加速度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】
本発明の静電容量型加速度センサは、錘として機能する可動電極と固定電極との間の静電容量の変化から少なくともＺ軸方向の加速度を検出する静電容量型加速度センサであって、前記可動電極と、前記可動電極を収容する空間が形成された第１基板と、前記可動電極を前記第１基板に対して昇降可能に支持する撓み梁と、前記可動電極に対して所定の間隔を置いて対向する固定電極を有し、前記第１基板の主面に接合された第２基板とを具備し、前記撓み梁は、平面視において前記可動電極から所定の間隔をおいて前記可動電極の周囲に沿う長尺部と、前記長尺部及び前記可動電極を連結する連結部とを有しており、前記第２基板には、前記撓み梁に対向する位置に前記撓み梁と前記第２基板とが接触するのを防止するための逃げ部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、第２基板の撓み梁に対向する位置に逃げ部が形成されているため、錘として機能する可動電極に加速度が作用して、可動電極が第２基板に接近した場合でも、撓み梁が第２基板に貼り付いて検出不良となるのを防止することができる。また、可動電極と固定電極との間隔を広くとる必要がないため、検出感度の低下を防止することができる。
【００１０】
また本発明は、上記静電容量型加速度センサにおいて、前記逃げ部は、溝により形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上記静電容量型加速度センサにおいて、前記逃げ部の深さは、前記所定の間隔の１倍〜２倍であることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、撓み梁が第２基板に貼り付くのを防止するともに、撓み梁の変形しすぎによる破損を防止することができる。
【００１３】
また本発明は、上記静電容量型加速度センサにおいて、前記撓み梁は、前記可動電極の前記第２基板側の端面近傍を支持していることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、錘として機能する可動電極を安定して支持することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、検出感度を低下させることなく検出不良を防止することができる静電容量型加速度センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る静電容量型加速度センサを示す平面図である。また、図２（ａ）は、図１におけるＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿う断面図であり、図２（ｂ）は、図１におけるＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う断面図である。
【００１７】
図１に示す静電容量型加速度センサは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の加速度をそれぞれ独立して検出するための３つの可動電極である錘部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有する第１基板であるシリコン製基板１１の一方の主面と、それぞれの錘部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対して所定の間隔を持つ、静電容量の変化を容量差として検出するそれぞれ一対の検出用電極対１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆを有する第２基板であるガラス基板１３とが接合されて構成されており、シリコン製基板１１の他方の主面には、錘部１２ａ，１２ｂを揺動させ、錘部１２ｃを昇降させる領域（キャビティ）１８を構成するように、第３基板であるガラス基板１５が接合されている。
【００１８】
図１に示す静電容量型加速度センサにおいては、Ｙ軸方向の加速度に感度を持つ可動電極が錘部１２ａであり、Ｘ軸方向の加速度に感度を持つ可動電極が錘部１２ｂであり、Ｚ軸方向の加速度に感度を持つ可動電極が錘部１２ｃである。Ｙ軸方向用錘部１２ａに対する一対の検出用電極対は固定電極１４ａ，１４ｂであり、Ｘ軸方向用錘部１２ｂに対する一対の検出用電極対は固定電極１４ｃ，１４ｄであり、Ｚ軸方向用錘部１２ｃに対する一対の検出用電極対は固定電極１４ｅ，１４ｆである。Ｙ軸方向用錘部１２ａに対する固定電極１４ａ，１４ｂには、それぞれ導電部材（貫通電極）１６ａ，１６ｂが電気的に接続されており、Ｘ軸方向用錘部１２ｂに対する固定電極１４ｃ，１４ｄには、それぞれ導電部材（貫通電極）１６ｃ，１６ｄが電気的に接続されており、Ｚ軸方向用錘部１２ｃに対する固定電極１４ｅ，１４ｆには、それぞれ導電部材（貫通電極）１６ｅ，１６ｆが電気的に接続されている。
【００１９】
Ｙ軸方向用錘部１２ａは、平面視において略矩形状を有しており、対向する辺において捩り梁１１ａによりシリコン製基板１１に対して揺動可能に支持されている。Ｘ軸方向用錘部１２ｂは、平面視において略矩形状を有しており、対向する辺において捩り梁１１ｂによりシリコン製基板１１に対して揺動可能に支持されている。それぞれの捩り梁１１ａ，１１ｂは、平面視において錘部１２ａ，１２ｂのそれぞれ対向する辺の中央付近に設けられている。一方、Ｚ軸方向用錘部１２ｃは、平面視において略矩形状を有しており、その周囲がクランク状の撓み梁１１ｃによりシリコン製基板１１に対して昇降可能に支持されている。
【００２０】
ガラス基板１３上には、３対の検出用電極対が形成されている。Ｙ軸方向用錘部１２ａに対する固定電極１４ａ，１４ｂは、ほぼ同じ面積を有しており、図１から分かるように、平面視においてＹ軸方向用錘部１２ａの下方であって、捩り梁１１ａを通る中央部分を境界にして分割して形成されている（図１において上下分割）。２つの固定電極１４ａ，１４ｂの面積を合わせてＹ軸方向用錘部１２ａの面積とほぼ等しくなるようになっている。
【００２１】
Ｘ軸方向用錘部１２ｂに対する固定電極１４ｃ，１４ｄは、ほぼ同じ面積を有しており、図１から分かるように、平面視においてＸ軸方向用錘部１２ｂの下方であって、捩り梁１１ｂを通る中央部分を境界にして分割して形成されている（図１において左右分割）。２つの固定電極１４ｃ，１４ｄの面積を合わせてＸ軸方向用錘部１２ｂの面積とほぼ等しくなるようになっている。
【００２２】
Ｚ軸方向用錘部１２ｃに対する固定電極１４ｅ，１４ｆは、それぞれＺ軸方向用錘部１２ｃとほぼ同じ面積を有しており、一方の固定電極１４ｅがＺ軸方向用錘部１２ｃの下方に形成され、他方の固定電極１４ｆが別の領域に形成されている。
【００２３】
このように、ガラス基板１３の同一面上に３対の検出用電極対がすべて形成される構成を採ることにより、検出用電極（固定電極）を一つの工程ですべて形成することができ、製造プロセスを簡略化することができるので好ましい。また、図１に示すように、各軸方向用の錘部１２ａ，１２ｂ，１２ｃをシリコン製基板１１に並設し、すべて略同一形状を有するように形成することにより、製造プロセスを簡略化することができるので好ましい。
【００２４】
また、Ｘ軸方向用の固定電極対１４ｃ，１４ｄと、Ｙ軸方向用の固定電極対１４ａ，１４ｂと、Ｚ軸方向用の２つの容量差検出用電極１４ｅ，１４ｆの４つの電極とが、ガラス基板１３の平面視において、略正方形に並べられている。このように、固定電極が配置されることにより、ガラス基板１３において電極が形成されている領域が均等となり、熱的な応力に対する影響が等しくなるので好ましい。
【００２５】
図２（ａ）は図１のＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿う断面図であり、Ｙ軸方向用錘部１２ａとＸ軸方向用錘部１２ｂについての構成を示し、図２（ｂ）は図１のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う断面図であり、Ｚ軸方向用錘部１２ｃについての構成を示す。図２（ａ）において、ガラス基板１３の一方の主面に固定電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが形成されている。なお、図２（ａ）においては、Ｘ軸方向用錘部１２ｂに対する固定電極１４ｃ，１４ｄが示されており、Ｙ軸方向用錘部１２ａに対する固定電極１４ａ，１４ｂは示されていない。
【００２６】
ガラス基板１３には、両主面で露出するように貫通する導電部材１６ｃ，１６ｄが設けられており、それらの一方の露出面がそれぞれ固定電極１４ｃ，１４ｄと電気的に接続されている。また、導電部材１６ｃ，１６ｄの他方の露出面には引き出し電極１７ａ，１７ｂが形成されており、導電部材１６ａ，１６ｂと引き出し電極１７ａ，１７ｂとがそれぞれ電気的に接続されている。なお、図２（ａ）には図示されていないが、Ｙ軸方向用錘部１２ａに対する固定電極１４ａ，１４ｂについても同様な構成で導電部材及び引き出し電極が設けられている。
【００２７】
ガラス基板１３上には、シリコン製基板１１が接合されている。ここでは、梁部の形成を容易にするためにシリコン製基板としてＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いている。また、シリコン製基板１１上には、ガラス基板１５が接合されている。これにより、Ｙ軸方向用錘部１２ａとそれに対応する固定電極１４ａ，１４ｂとが配置されたキャビティ１８ａと、Ｘ軸方向用錘部１２ｂとそれに対応する固定電極１４ｃ，１４ｄとが配置されたキャビティ１８ｂと、が形成される。なお、ガラス基板１３とシリコン製基板１１との間や、ガラス基板１５とシリコン製基板１１との間の接合には、基板間で形成するキャビティ１８ａ，１８ｂの気密性を高めるために陽極接合を行うことが好ましい。また、キャビティ１８ａ内においては、ＳＯＩ基板の活性層１１ｆが捩り梁１１ａとなり、Ｙ軸方向用錘部１２ａを揺動可能に支持し、キャビティ１８ｂ内においては、ＳＯＩ基板の活性層１１ｆが捩り梁１１ｂとなり、Ｘ軸方向用錘部１２ｂを揺動可能に支持する。
【００２８】
図２（ｂ）において、ガラス基板１３の一方の主面に固定電極１４ｅ，１４ｆが形成されている。ガラス基板１３には、両主面で露出するように貫通する導電部材１６ｅ，１６ｆ，１６ｇが設けられており、それらの一方の露出面がそれぞれ固定電極１４ｅ，１４ｆ、電極１９と電気的に接続されている。また、導電部材１６ｅ，１６ｆ，１６ｇの他方の露出面には引き出し電極１７ｃ，１７ｄ，１７ｅが形成されており、導電部材１６ｅ，１６ｆ，１６ｇと引き出し電極１７ｃ，１７ｄ，１７ｅとがそれぞれ電気的に接続されている。なお、導電部材１６ｇは、可動電極である錘部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対する共通の導電部材である。
【００２９】
ガラス基板１３上には、シリコン製基板１１が接合され、シリコン製基板１１上には、ガラス基板１５が接合されている。これにより、Ｚ軸方向用錘部１２ｃと対応する固定電極１４ｅとが配置されたキャビティ１８ｃと、Ｚ軸方向用錘部１２ｃの固定電極１４ｆが配置されたキャビティと、が形成される。これにより、Ｚ軸方向用の検出用電極の一方が、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のそれぞれの可動電極のキャビティとは異なる独立したキャビティ内に密閉される。なお、ガラス基板１３とシリコン製基板１１との間や、ガラス基板１５とシリコン製基板１１との間の接合には、基板間で形成するキャビティ１８ｃの気密性を高めるために陽極接合を行うことが好ましい。また、キャビティ１８ｃ内においては、ＳＯＩ基板の活性層１１ｆが撓み梁１１ｃとなり、Ｚ軸方向用錘部１２ｃを昇降可能に支持する。さらに、ガラス基板１３上には、撓み梁１１ｃに対向する領域に逃げ溝１３ａが形成されており、撓み梁１１ｃとガラス基板１３との貼り付きが防止される。なお、逃げ部として溝形状を例示しているが、撓み梁１１ｃの逃げ用の空間を有するものであれば溝形状に限定されるものではない。
【００３０】
捩り梁１１ａ，１１ｂ及び撓み梁１１ｃは、錘部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの底面側に形成されている。すなわち、それぞれの錘部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、シリコン製基板１１の厚さ方向において対向する一対の面を有しており、捩り梁１１ａ，１１ｂ及び撓み梁１１ｃがそれぞれの錘部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの一方の面に沿って形成されている。また、図１から分かるように、捩り梁１１ａ，１１ｂ及び撓み梁１１ｃは、それぞれ錘部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの重心位置を通っている。このような梁を形成することにより、他軸の感度を低くして、各軸方向の加速度を独立して検出することが可能となる。
【００３１】
本発明においては、図１に示すように、平面視において、可動電極用の導電部材１６ｇが、Ｚ軸方向用の検出用電極対用のそれぞれの導電部材１６ｅ，１６ｆからほぼ等距離離れた位置に配置されている。可動電極用の導電部材１６ｇは、Ｚ軸方向用の検出用電極対用のそれぞれの導電部材１６ｅ，１６ｆとそれぞれ寄生容量を持つ。この寄生容量は、距離に応じて大きさが変化するものであるので、導電部材１６ｅと導電部材１６ｇとの間の距離と、導電部材１６ｆと導電部材１６ｇとの間の距離とがほぼ等しければ、導電部材１６ｇと導電部材１６ｅとの間の寄生容量と、導電部材１６ｇと導電部材１６ｆとの間の寄生容量とがほぼ等しくなる。
【００３２】
Ｚ軸方向の加速度は、錘部１２ｃの昇降による固定電極１４ｅとの間の距離の変化による静電容量の変化を参照電極１４ｆとの容量差として検出する。導電部材１６ｇと導電部材１６ｅとの間の寄生容量と、導電部材１６ｇと導電部材１６ｆとの間の寄生容量との間に差があると、図３に示す特性線Ａのように、差分容量の絶対値が大きくなる。この場合、静電容量型加速度センサの感度Ｓ’は、（Ｃ1’−Ｃ0’）／Ｃ0’となる。一方、導電部材１６ｇと導電部材１６ｅとの間の寄生容量と、導電部材１６ｇと導電部材１６ｆとの間の寄生容量とがほぼ等しいと、図３に示す特性線Ｂのように、差分容量の絶対値が小さい。この場合、静電容量型加速度センサの感度Ｓは、（Ｃ1−Ｃ0）／Ｃ0となる。このように、感度Ｓは、上記両寄生容量に差がないために差分容量の絶対値が小さいので、上記両寄生容量に差がある場合の感度Ｓ’よりも大きくなる。したがって、平面視において、可動電極用の導電部材１６ｇが、Ｚ軸方向用の検出用電極対用のそれぞれの導電部材１６ｅ，１６ｆからほぼ等距離離れた位置に配置されていることにより、基板を貫通する導電部材を用いて表面実装可能な構造において、高感度で加速度を測定することができる。
【００３３】
また、本発明においては、図１に示すように、平面視において、可動電極用の導電部材１６ｇは、Ｘ軸方向用及びＹ軸方向用の導電部材１６ａ〜１６ｄから相対的に遠い位置に配置されていることが好ましい。上述したように、導電部材間の寄生容量は、距離に応じて大きさが変化するので、可動電極用の導電部材１６ｇが、Ｘ軸方向用及びＹ軸方向用の導電部材１６ａ〜１６ｄから相対的に遠い位置に配置されることにより、Ｘ軸方向用及びＹ軸方向用の加速度検知部での寄生容量による差分容量の絶対値誤差を小さくすることができる。これにより、さらに高感度で加速度を測定することができる。
【００３４】
このような構成の静電容量型加速度センサにおいては、Ｘ軸方向の加速度が加わると、捩り梁１１ｂを支点としてＸ軸方向用錘部１２ｂが揺動する。このように錘部１２ｂが揺動して変位することにより、対向した固定電極１４ｃ，１４ｄとの間の距離が変わり、その距離の変化による静電容量の変化を容量差として検出することができ、その静電容量変化で加速度を測定することができる。また、Ｙ軸方向の加速度が加わると、捩り梁１１ａを支点としてＹ軸方向用錘部１２ａが揺動する。このように錘部１２ａが揺動して変位することにより、対向した固定電極１４ａ，１４ｂとの間の距離が変わり、その距離の変化による静電容量の変化を容量差として検出することができ、その静電容量変化で加速度を測定することができる。また、Ｚ軸方向の加速度が加わると、撓み梁１１ｃによりＺ軸方向用錘部１２ｃが昇降する。このように錘部１２ｃが昇降して変位することにより、対向した固定電極１４ｅとの間の距離が変わり、その距離の変化による静電容量の変化を参照電極１４ｆとの容量差として検出することができ、その静電容量変化で加速度を測定することができる。
【００３５】
次に、上記構成を有する静電容量型加速度センサの製造方法の一例について説明する。
図４（ａ）〜（ｅ）、図５（ａ），（ｂ）、図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る静電容量型加速度センサの製造方法を説明するための図である。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、シリコン基板１６の一方の主面にフォトリソグラフィ及びドライエッチングにより導電部材１６ｅ，１６ｆ，１６ｇとなる突出部を形成する。次いで、シリコン基板１６の突出部上にガラス基板１３を載せ、図４（ｂ）に示すように、加熱しながら押圧してガラス基板１３に突出部を埋め込むようにして両基板を接合する。その後、図４（ｃ）に示すように、得られた複合体の両主面を研磨して、導電部材１６ｅ，１６ｆ，１６ｇを両主面で露出させる。なお、図４は、図２（ｂ）に対応する構成に基づいて示しているが、図２（ａ）に対応する構成も同時に形成される。すなわち、Ｘ軸方向用錘部１２ｂ及びＹ軸方向用錘部１２ａに対応する固定電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに対する導電部材も同様に形成される。
【００３７】
次いで、図４（ｄ）に示すように、ガラス基板１３上の導電部材１６ｅの周囲を研磨して、逃げ溝１３ａを形成する。このとき、逃げ溝１３ａの深さは、撓み梁１１ｃの昇降時の撓み量を考慮して形成される。次いで、図４（ｅ）に示すように、露出した導電部材１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ上にスパッタリングにより電極材料を被着し、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、それぞれ固定電極１４ｅ，１４ｆ及び電極１９を形成する。なお、各軸用の導電部材については、平面視において、可動電極用の導電部材１６ｇが、Ｚ軸方向用の検出用電極対用のそれぞれの導電部材１６ｅ，１６ｆからほぼ等距離離れるように形成され、可動電極用の導電部材１６ｇが、Ｘ軸方向用及びＹ軸方向用の導電部材１６ａ〜１６ｄから相対的に遠い位置に形成される。
【００３８】
次いで、図５（ａ）に示すように、活性層１１ｆ、絶縁層１１ｄ及びベース層１１ｅを有するＳＯＩ基板（シリコン製基板１１）の活性層１１ｆ及びベース層１１ｅをフォトリソグラフィ及びエッチングによりそれぞれ凹部１１ｈ，１１ｇを形成する。なお、ＳＯＩ基板の活性層１１ｆの厚さが梁の厚さに相当する。次いで、図５（ｂ）に示すように、活性層１１ｆをフォトリソグラフィ及びエッチングすることにより撓み梁１１ｃを形成する。なお、図５は、図２（ｂ）に対応する構成に基づいて示しているが、図２（ａ）に対応する構成も同時に形成される。すなわち、Ｘ軸方向用錘部１２ｂ及びＹ軸方向用錘部１２ａに対応する捩り梁１１ａ，１１ｂや凹部１１ｇも同様に形成される。
【００３９】
次いで、図６（ａ）に示すように、図４（ｅ）に示す構造のガラス基板１３の固定電極をＳＯＩ基板の活性層１１ｆが覆うようにして、図５（ｂ）に示すシリコン製基板１１を積層し、両基板１１，１３を接合する。このとき、陽極接合により接合を行うことが好ましい。また、このとき、ガラス基板１３の固定電極１４ｅとシリコン製基板１１の固定電極１４ｅに対する対向面との間隔は、逃げ溝１３ａの深さの１倍〜１／２倍であることが好ましい。次いで、図６（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板のベース層及び絶縁層１１ｄの所定の部分をフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去してＺ軸方向用錘部１２ｃを形成する。次いで、図６（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板のベース層１１ｅ上にガラス基板１５を接合する。このとき、陽極接合により接合を行うことが好ましい。次いで、ガラス基板１３の主面に露出した導電部材１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ上にそれぞれ電極材料を被着し、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、それぞれ引き出し電極１７ｃ，１７ｄ，１７ｅを形成する。
【００４０】
このようにして得られた静電容量型加速度センサは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の加速度を独立して検出することができる。この構成においては、各軸用の導電部材について、平面視において、可動電極用の導電部材１６ｇが、Ｚ軸方向用の検出用電極対用のそれぞれの導電部材１６ｅ，１６ｆからほぼ等距離離れるように形成され、可動電極用の導電部材１６ｇが、Ｘ軸方向用及びＹ軸方向用の導電部材１６ａ〜１６ｄから相対的に遠い位置に形成されるので、導電部材１６ｇと導電部材１６ｅとの間の寄生容量と、導電部材１６ｇと導電部材１６ｆとの間の寄生容量とがほぼ等しくなる。これにより、高感度で加速度を測定することができる。
【００４１】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。図７は、本発明に係る静電容量型加速度センサのＺ軸方向の加速度検出部分の部分拡大図である。図８は、図７におけるＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ線に沿う断面図である。図９は、静電容量型加速度センサの性能試験の試験結果を示しており、実線Ｗ１は図７および図８に示す静電容量型加速度センサ（本発明）による試験結果を示しており、点線Ｗ２は図１０に示す従来の静電容量型加速度センサ（比較例）による試験結果を示している。
【００４２】
図７および図８に示すように、Ｚ軸方向用錘部１２ｃは、直方体状に形成されており、４つの撓み梁１１ｃによりガラス基板１３側の端部近傍においてシリコン製基板１１に昇降可能に支持されている。撓み梁１１ｃは、Ｚ軸方向用錘部１２ｃの各側面と平行な長尺部２１ａと、Ｚ軸方向用錘部１２ｃと長尺部２１ａの一端部とを連結する第１連結部２１ｂと、長尺部２１ａの他端部とシリコン製基板１１とを連結する第２連結部２１ｃとから平面視クランク状に形成されている。また、ガラス基板１３は、シリコン製基板１１に接合されており、Ｚ軸方向用錘部１２ｃと固定電極１４ｅとの間にはエアギャップ２２が形成されている。そして、ガラス基板１３の撓み梁１１ｃの対向面には撓み梁１１ｃの貼り付きを防止するための逃げ溝１３ａが形成されている。
【００４３】
このとき、Ｚ軸方向用錘部１２ｃの質量は６．０×１０−５ｇ、撓み梁１１ｃの幅および厚みはそれぞれ１６ｕｍ、６．２ｕｍ、撓み梁１１ｃの長尺部２１ａの長さは２３０ｕｍ、Ｚ軸方向用錘部１２ｃと固定電極１４ｅとのエアギャップ２２は１．２ｕｍ、逃げ溝１３ａの深さは２．０ｕｍとして設計されている。また、比較例である従来の静電容量型加速度センサは、逃げ溝１３ａが形成されていない点を除いては、本発明の静電容量型加速度センサ１と同一の寸法で設計されている。
【００４４】
次に、このように設計された静電容量型加速度センサを用いて行った性能試験の試験結果について説明する。図９（ａ）の実線Ｗ１に示すように、本発明においては加速度による静電容量の増減に伴い検出電圧が増減しているが、図９（ｂ）の点線Ｗ２に示すように、比較例においては、点Ｐまでは加速度の増加に伴い検出電圧が増加し、点Ｐを境にして加速度が減少しても検出電圧が一定値を保つようになっている。これは、比較例においては、所定の加速度（±３Ｇ）を超えると、撓み梁３７がガラス基板３５に貼り付いてエアギャップ３６が一定に固定され、加速度に応じた検出電圧を得ることができなくなって動作不良を起こしていることを示している。これに対し、本発明は所定の加速度（±３Ｇ）を超えても貼り付きによる動作不良を起こさず、加速度に応じた静電容量を得ることができるようになっている。
【００４５】
以上のように、本実施の形態に係る静電容量型加速度センサ１によれば、ガラス基板１３の撓み梁１１ｃに対向する位置に逃げ溝１３ａが形成されているため、Ｚ軸方向用錘部１２ｃに加速度が作用して、Ｚ軸方向用錘部１２ｃがガラス基板１３に接近した場合でも、撓み梁１１ｃがガラス基板１３に貼り付いて検出不良となるのを防止することができる。また、Ｚ軸方向用錘部１２ｃと固定電極１４ｅとの間隔を広くとる必要がないため、検出感度の低下を防止することができる。
【００４６】
また、本実施の形態においては、逃げ溝１３ａの深さをエアギャップ２２の１倍〜２倍としたため、撓み梁１１ｃがガラス基板１３に貼り付くのを防止するともに、撓み梁１１ｃの変形しすぎによる破損を防止することができる。
【００４７】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。上記実施の形態においては、ガラス基板とシリコン製基板を用いた場合について説明しているが、本発明においては、ガラス基板やシリコン製基板以外の基板を用いても良い。また、センサにおける電極や各層の厚さや材質については本発明の効果を逸脱しない範囲で適宜設定することができる。また、上記実施の形態で説明したプロセスについてはこれに限定されず、工程間の適宜順序を変えて実施しても良い。例えば、ギャップの形成を対向面であるＳＯＩ基板１１の側に行っているが、ガラス基板１３のエッチングによって行っても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明は、検出感度を低下させることなく検出不良を防止することができるという効果を有し、特に静電容量を用いて加速度を検出する静電容量型加速度センサに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、静電容量型加速度センサを示す平面図である。
【図２】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、（ａ）は図１におけるＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図１におけるＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、静電容量型加速度センサにおける容量差と加速度との間の関係を示す図である。
【図４】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、（ａ）〜（ｅ）は静電容量型加速度センサの製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は静電容量型加速度センサの製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は静電容量型加速度センサの製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、Ｚ軸方向の加速度検出部分の部分拡大図である。
【図８】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、図７におけるＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ線に沿う断面図である。
【図９】本発明に係る静電容量型加速度センサの実施の形態を示す図であり、性能試験の試験結果を示す図である。
【図１０】本発明に係る静電容量型加速度センサの従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  静電容量型加速度センサ
１１  シリコン製基板（第１基板）
１１ａ，１１ｂ  捩り梁
１１ｃ  撓み梁
１１ｄ  絶縁層
１１ｅ  ベース層
１１ｆ  活性層
１１ｈ，１１ｇ  凹部
１２ａ  Ｙ軸方向用錘部
１２ｂ  Ｘ軸方向用錘部
１２ｃ  Ｚ軸方向用錘部（可動電極）
１３  ガラス基板（第２電極）
１３ａ  逃げ溝
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ  固定電極
１５  ガラス基板
１６  シリコン基板
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ  導電部材
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ  引き出し電極
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  キャビティ
１９  電極
２１ａ  長尺部
２１ｂ  第１連結部
２１ｃ  第２連結部
２２  エアギャップ
【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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