以下、本発明の実施の形態について添付図� ��を参照して詳細に説明する。
 (実施の形態1)
 本実施の形態においては、加速度の絶対値� ��測定する形態について説明する。図1は、本 発明の実施の形態1に係る静電容量型加速度� �ンサの一部を示す図であり、図1(a)は平面図� ��あり、図1(b)は断面図である。

 図1(b)に示す静電容量型加速度センサ1は� �可動電極11aとこの可動電極11aを弾性的に支� �する梁11bとを有するシリコン基板11と、この シリコン基板11を挟持するように配置された� ��対のガラス基板12,13とから主に構成されて� �る。なお、ここでは、シリコン基板11に対す る加工により可動電極11a及び梁11bを形成して いる。

 可動電極11aは、図1(a)に示すように、梁11b により、その両端部を弾性的に支持されてい る。また、この梁11bは、その一端が可動電極 11aと連接されており、その他端がシリコン基 板11の枠体11cに連接されている。この梁11bは� ��折り畳まれた形状を有しており弾性を持つ� ��このため、加速度が加わることにより、図1 (a)の矢印方向に伸縮自在になっている。した がって、梁11bを介してシリコン基板11に連接� ��ている可動電極11aは、加速度による慣性力� ��よって図1(a)における矢印方向の一軸方向に 可動する。

 ガラス基板13上には、固定電極14が形成さ れている。この固定電極14は、ガラス基板13� �に固定電極用の金属層を形成し、可動電極11 aの形状を利用して自己整合により金属層を� �工することにより形成される。このため、� �定電極14は、図1(a)のような平面視において� �可動電極11aが重なって見えない状態となる� �したがって、固定電極14は、図2に示すよう� �、可動電極11aの梁11bの一部と同じ形状の部� �(斜線部)を有する。

 このように固定電極14と可動電極11aとが� �向することにより、両電極間で所定の容量� �持つ。シリコン基板11においては、加速度に よる慣性力で可動電極11aが移動したときの両 電極間の静電容量の変化を検出することがで きる。

 一対のガラス基板12,13の一方の基板(ここ� ��はガラス基板13)は、その両主面13a,13bで露出 するようにガラス基板(ここではガラス基板13 )に埋め込まれた接続部15を有する。この接続 部15のガラス基板13の主面13a上には、固定電� �14及び接続電極17が形成されており、主面13b� ��には、引き出し電極16が形成されている。� �たがって、可動電極11aは、接続電極17及び接 続部15を介してガラス基板13の主面13bに設け� �れた引き出し電極16と電気的に接続されてお り、固定電極14は、接続部15を介してガラス� �板13の主面13bに設けられた引き出し電極16と� ��気的に接続されている。このように、一方� ��ガラス基板の表面に可動電極用の引き出し� ��極と固定電極用の引き出し電極とを設ける� ��とにより、静電容量型加速度センサをその� ��ま表面実装したり、ワイヤボンディングす� ��ことが可能となる。

 図1(b)に示すように、一方のガラス基板13� ��主面13a上には、シリコン基板11の一方の主� �が接合されており、シリコン基板11の他方の 主面上に他方のガラス基板12が接合されてい� ��。ガラス基板12は、キャビティを構成する� �部を有しており、ガラス基板12とシリコン基 板11とが接合されて構成されたキャビティ18� �に可動電極11a、梁11b、及び固定電極14が配置 されるようになっている。したがって、ガラ ス基板12に形成される凹部の位置は、シリコ� ��基板11における可動電極11a、梁11b、ガラス� �板13上の固定電極14により適宜決定される。� ��お、図1(b)においては、一方のガラス基板12� ��それぞれ凹部を形成した場合について説明� ��ているが、本発明においては、シリコン基� ��11における可動電極11a及び梁11bが可動であ� �構成であれば良いため、キャビティを形成� �るようシリコン基板11の上面に凹部を設けて も良い。

 シリコン基板11とガラス基板12,13との間の 界面は、高い密着性を有することが好ましい 。ガラス基板12,13にシリコン基板11を接合す� �場合には、ガラス基板12,13の接合面上にシリ コン基板11を搭載し、陽極接合処理を施すこ� ��により、シリコン基板11とガラス基板12,13と の間の密着性を高くすることができる。この ようにガラス基板12,13とシリコン基板11との� �面で高い密着性を発揮することにより、キ� �ビティ18内の気密性を高く保つことができる 。このようにキャビティ18内の気密性を高く� ��ることにより、キャビティ18内において可� �電極などの可動部材が空気の粘性抵抗を受� �なくなり、加速度に対して高い感度を示す� �うになる。

 ここで、陽極接合処理とは、所定の温度( 例えば400℃以下)で所定の電圧(例えば300V~1kV)� ��印加することにより、シリコンとガラスと� ��間に大きな静電引力が発生して、接触した� ��ラス-シリコン界面で酸素を介した共有結合 を形成させる処理をいう。この界面での共有 結合は、シリコンのSi原子とガラスに含まれ� ��O原子との間のSi-O結合である。したがって� �このSi-O結合により、シリコンとガラスとが� ��固に接合して、両者間の界面で非常に高い� ��着性を発揮する。このような陽極接合を効� ��良く行うために、ガラス基板12のガラス材� �としては、ナトリウムなどのアルカリ金属� �含むガラス材料(例えばパイレックス(登録商 標)ガラス)であることが好ましい。

 このようにして得られた静電容量型加速� ��センサは、可動電極11aが接続部15を介して� �き出し電極16と電気的に接続され、固定電極 14が接続部15を介して引き出し電極16と電気的 に接続されている。したがって、可動電極11a と固定電極14との間で検知された静電容量の� ��化の信号は、引き出し電極16から取得する� �とができる。この信号に基づいて測定加速� �を算出することができる。

 このような構成を有する静電容量型加速� ��センサにおいては、可動電極11aと固定電極1 4との間に所定の静電容量を有する。この加� �度センサに加速度が加わっていないと、可� �電極11aと固定電極14とが平面視で重なってい るので、両電極間の対向面積が最大となる。 この加速度センサに加速度が加わると、可動 電極11aが加速度に応じて可動して変位し、こ れにより、両電極間の対向面積が変化し(小� �くなる)、可動電極11aと固定電極14との間の� �電容量が変化する。したがって、この静電� �量をパラメータとして、その変化を加速度� �化とすることができる。また、本構成の静� �容量型加速度センサにおいては、固定電極14 が、可動電極11aを形成する際に可動電極11aの 形状を利用した自己整合により形成されてい るので、固定電極14と可動電極11aのアライメ� ��トがずれることがなく、検知できない加速� ��領域(特に、低加速度領域)が生じてしまう� �とがない。これにより、正確に加速度測定� �行うことができる。また、アライメントず� �がないので、微細化することが可能となる� �

 次に、本実施の形態の静電容量型加速度� ��ンサの製造方法について説明する。図3(a),(b )及び図4(a)~(c)は、本発明の実施の形態に係る 静電容量型加速度センサの製造方法を説明す るための断面図である。本実施の形態の静電 容量型加速度センサの製造方法においては、 ガラス基板13上に固定電極用の金属層14aを形� ��し、金属層14aと所定の間隔をおいて対向す� ��ようにガラス基板13とシリコン基板11とを接 合し、シリコン基板11を加工して、加速度に� ��る慣性力によって移動する可動電極11a、及� ��可動電極11aを弾性的に支持する梁11bを形成� ��、シリコン基板11の形状を用いて自己整合� �より金属層14aを加工する。

 まず、不純物をドーピングして低抵抗化� ��たシリコン基板11を準備する。不純物とし� �は、n型不純物でも良く、p型不純物でも良い 。抵抗率としては、例えば0.01ω・cm程度とす� ��。そして、図3(a)に示すように、このシリコ ン基板11の一方の主面をエッチングしてガラ� ��基板13に対する接合領域の凹部11dを形成す� �。この場合、シリコン基板11上にレジスト膜 を形成し、凹部形成領域以外の領域にレジス ト膜が残るように、そのレジスト膜をパター ニング(フォトリソグラフィー)し、そのレジ� ��ト膜をマスクとしてシリコンをエッチング� ��、その後残存したレジスト膜を除去する。� ��のようにして凹部11dを設ける。

 次いで、接続部15を形成したシリコン基� �上にガラス基板13を置き、真空下で、このシ リコン基板及びガラス基板13を加熱し、シリ� ��ン基板をガラス基板13に押圧して接続部15を ガラス基板13に押し込んで、シリコン基板と� ��ラス基板13とを接合する。このときの温度� �、シリコンの融点以下であって、ガラスが� �形可能である温度(例えば、ガラスの軟化点� ��度以下)が好ましい。例えば加熱温度は約800 ℃である。

 さらに、シリコン基板の接続部15とガラ� �基板13との界面での密着性をより高めるため に、陽極接合処理をすることが好ましい。こ の場合、シリコン基板11及びガラス基板13に� �れぞれ電極をつけて、約400℃以下の加熱下� �約300V~1kVの電圧を印加することにより行う。 これにより両者の界面での密着性がより高く なり、静電容量型加速度センサのキャビティ 18の気密性を向上させることができる。次い� ��、ガラス基板13の両方の主面側を研磨処理(� ��ップ加工)して、シリコン基板の接続部15を� ��面13a,13bで露出させる。

 次いで、図3(b)に示すように、ガラス基板 13の主面13aで露出した接続部15上に固定電極� �の金属層14aを形成する。この場合、ガラス� �板13の主面13a上に電極材料を被着し、その上 にレジスト膜を形成し、金属層形成領域にレ ジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパ ターニング(フォトリソグラフィー)し、その� ��ジスト膜をマスクとして電極材料をエッチ� ��グし、その後残存したレジスト膜を除去す� ��。次いで、図3(b)に示すように、ガラス基板 13の主面13bで露出した接続部15上に引き出し� �極16を形成する。この場合、ガラス基板13の� ��面13b上に電極材料を被着し、その上にレジ� ��ト膜を形成し、引き出し電極形成領域にレ� ��スト膜が残るように、そのレジスト膜をパ� ��ーニング(フォトリソグラフィー)し、その� �ジスト膜をマスクとして電極材料をエッチ� �グし、その後残存したレジスト膜を除去す� �。このようにして引き出し電極16を設ける。

 次いで、図4(a)に示すように、凹部11dを形 成したシリコン基板11を、その凹部11dがガラ� ��基板13に対向するようにして、ガラス基板13 とシリコン基板11とを接合する。このとき、� ��リコン基板11及びガラス基板13に対して、約 400℃以下の加熱下で約500V程度の電圧を印加� �ることにより陽極接合処理を行う。これに� �りシリコン基板11とガラス基板13との間の界� ��での密着性がより高くなり、キャビティ18� �気密性を向上させることができる。これに� �り、シリコン基板11の凹部11dとガラス基板13� ��の間にキャビティ18が形成される。そして� �このキャビティ18内に、可動電極11a、梁11b及 び固定電極14が位置する。また、シリコン基� ��11は、金属層14aで構成された接続電極17を介 してガラス基板13の接続部15と電気的に接続� �れる。

 次いで、図4(b)に示すように、シリコン基 板11に可動電極11a及び梁11bを含むパターンを� ��成する。この場合、前記パターンを有する� ��スクを用いてドライエッチングによりシリ� ��ン基板11にパターン形成する。次いで、図4( c)に示すように、シリコン基板11に形成した� �ターン(形状)をマスクとして、自己整合によ り金属層14aをエッチングして固定電極14を形� ��する。その後、シリコン基板11上にガラス� �板12を接合する。この接合においても陽極接 合を用いることが好ましい。

 このようにして得られた静電容量型加速� ��センサにおいては、固定電極14が、可動電� �11aを形成する際に可動電極11aの形状を利用� �た自己整合により形成されているので、固� �電極14と可動電極11aのアライメントがずれる ことがなく、検知できない加速度領域(特に� �低加速度領域)が生じてしまうことがない。� ��れにより、正確に加速度測定を行うことが� ��きる。

 ここで、シリコン基板11の可動電極11aな� �の形状を用いて自己整合により固定電極14を 形成してなる本構成の静電容量型加速度セン サ(実施例)と、自己整合プロセスを用いずに� ��製した静電容量型加速度センサ(比較例)と� �加速度に対する出力変化を調べた。その結� �を図5(a),(b)に示す。なお、梁のバネ定数を0.0 5N/mとし、可動電極の重量を1mgとした。

 図5は、加速度とセンサ出力との間の関係 を示す図であり、(a)及び(b)は比較例としてア ライメントずれが発生した例を示し、(c)は本 発明の、アライメントずれがない実施例を示 す。なお、図5(a)は、アライメントずれを吸� �するための余裕をとって、固定電極が可動� �極の両側に0.2μmはみ出ている場合を示し、� �5(b)は、電極サイズは同一だが、固定電極の� ��置が片方に1μmずれた場合を示す。

 比較例の静電容量型加速度センサは、図5 (a)の場合、低加速度(<2G)で出力変化が得ら� ��なかった。また、図5(b)の場合、加速度の大 きさにより出力が反転する。一方、実施例の 静電容量型加速度センサは、図5(c)から分か� �ように、低加速度(<2G)でも出力変化が得ら れた。

 (実施の形態2)
 本実施の形態においては、加速度の方向を� ��出する形態について説明する。図6は、本発 明の実施の形態2に係る静電容量型加速度セ� �サの一部を示す図であり、図6(a)は平面図で� ��り、図6(b)は断面図である。図6において、� �1と同じ部分については図1と同じ符号を付し てその詳細な説明は省略する。

 図6に示す静電容量型加速度センサ1は、� �定電極14が2つの櫛歯状固定電極14b,14cで構成� ��れている。この櫛歯状固定電極14b,14cは、互 いの櫛歯が対向するように配置される。した がって、櫛歯状固定電極14bの櫛歯は、櫛歯状 固定電極14cの櫛歯の間に延在するように設け られている。そして、図6(b)に示すように、� �歯状固定電極14bはガラス基板13の接続部15aを 介して引き出し電極16aと電気的に接続されて おり、櫛歯状固定電極14cはガラス基板13の接� ��部15bを介して引き出し電極16bと電気的に接� ��されている。

 櫛歯状固定電極14b,14cについても、シリコ ン基板11の可動電極11a及び梁11bのパターンを� ��いて自己整合により形成する。この場合お� ��ては、櫛歯状固定電極14b,14c間を前記自己整 合でパターン形成することができないので、 ガラス基板13上への金属層形成の際に櫛歯状� ��定電極14b,14c間を分離するようにあらかじめ パターン形成しておく。

 このような構成の静電容量型加速度セン� ��においては、加速度が加わったときに、櫛� ��状固定電極14bと可動電極11aとの間の対向面� ��の変化に基づく静電容量の変化で矢印方向� ��おける一方の加速度を検出することができ� ��櫛歯状固定電極14cと可動電極11aとの間の対� ��面積の変化に基づく静電容量の変化で矢印� ��向における他方の加速度を検出することが� ��きる。

 このような構成の静電容量型加速度セン� ��においても、櫛歯状固定電極14b,14cが、可動 電極11aを形成する際に可動電極11aの形状を利 用した自己整合により形成されているので、 櫛歯状固定電極14b,14cと可動電極11aのアライ� �ントがずれることがなく、検知できない加� �度領域(特に、低加速度領域)が生じてしまう ことがない。これにより、正確に加速度測定 を行うことができる。

 本発明は上記実施の形態1,2に限定されず� ��種々変更して実施することが可能である。� ��えば、図1に示す構造では、可動電極が一軸 方向に伸縮自在になっており、一軸方向の成 分を検出するようになっている。その他の方 向の成分を検出する場合には、図1に示す構� �を90度回転させて配置すると共に、これらの 軸方向に直交する方向の加速度を検出するた めに、図7(a),(b)に示すようなセンサ、すなわ� ��、固定電極21に対向し、梁23を軸に揺動する 錘22を持つ構造をガラス基板25,24間に収容し� �なるセンサを別に設ける。これにより、3軸� ��向の加速度を検出することができる。

 また、本発明の静電容量型加速度センサ� ��おける可動電極、梁及び固定電極の構造、� ��状については、目的の範囲を逸脱しない限� ��において特に限定されない。また、上記実� ��の形態で説明した数値や材質については特� ��制限はない。また、上記実施の形態におけ� ��エッチングや被着処理については通常用い� ��れる条件で行う。また、上記実施の形態で� ��明したプロセスについてはこれに限定され� ��、工程間の適宜順序を変えて実施しても良� ��。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しな� ��限りにおいて適宜変更することが可能であ� ��。