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。
 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。

 図1に示す静電容量型加速度センサは、X� �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� �る錘部12a,12b,12cを有する第1基板であるシリ� �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� ��の変化を容量差として検出するそれぞれ一� ��の検出用電極対14a,14b,14c,14d,14e,14fを有する� �2基板であるガラス基板13とが接合されて構� �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� �せる領域(キャビティ)18を構成するように、� ��3基板であるガラス基板15が接合されている� ��

 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� �が錘部12aであり、X軸方向の加速度に感度を� ��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� �方向用錘部12aに対する一対の検出用電極対� �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� �り、Z軸方向用錘部12cに対する一対の検出用� ��極対は固定電極14e,14fである。Y軸方向用錘� �12aに対する固定電極14a,14bには、それぞれ導� ��部材(貫通電極)16a,16bが電気的に接続されて� ��り、X軸方向用錘部12bに対する固定電極14c,14 dには、それぞれ導電部材(貫通電極)16c,16dが� �気的に接続されており、Z軸方向用錘部12cに� ��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。

 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� ��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� ��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� �れている。一方、Z軸方向用錘部12cは、平面� ��において略矩形状を有しており、その周囲� ��撓み梁11cによりシリコン製基板11に対して� �降可能に支持されている。

 ガラス基板13上には、3対の検出用電極対� ��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� �、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14 a,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。

 X軸方向用錘部12bに対する固定電極14c,14d� �、ほぼ同じ面積を有しており、図1から分か� ��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� ��左右分割)。2つの固定電極14c,14dの面積を合� ��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

 Z軸方向用錘部12cに対する固定電極14e,14f� �、それぞれZ軸方向用錘部12cとほぼ同じ面積� ��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。

 このように、ガラス基板13の同一面上に3� ��の検出用電極対がすべて形成される構成を� ��ることにより、検出用電極(固定電極)を一� �の工程ですべて形成することができ、製造� �ロセスを簡略化することができるので好ま� �い。また、図1に示すように、各軸方向用の� ��部12a,12b,12cをシリコン基板製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。

 また、X軸方向用の固定電極対14c,14dと、Y� ��方向用の固定電極対14a,14bと、Z軸方向用の2� ��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� ��極が形成されている領域が均等となり、熱� ��な応力に対する影響が等しくなるので好ま� ��い。

 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� �の構成を示し、図2(b)は図1のIIB-IIB線に沿う� �面図であり、Z軸方向用錘部12cについての構� ��を示す。図2(a)において、ガラス基板13の一� ��の主面に固定電極14a,14b,14c,14dが形成されて� ��る。なお、図2(a)においては、X軸方向用錘� �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� �れていない。

 ガラス基板13には、両主面で露出するよ� �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1 4c,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17 a,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� �ている。なお、図2(a)には図示されていない� ��、Y軸方向用錘部12aに対する固定電極14a,14b� �ついても同様な構成で導電部材及び引き出� �電極が設けられている。

 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(Silic on 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� �ている。これにより、Y軸方向用錘部12aとそ� ��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� �する固定電極14c,14dとが配置されたキャビテ� ��18bと、が形成される。なお、ガラス基板13� �シリコン製基板11との間や、ガラス基板15と� ��リコン製基板11との間の接合には、基板間� �形成するキャビティ18a,18bの気密性を高める� ��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� ��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� �向用錘部12bを揺動可能に支持する。

 図2(b)において、ガラス基板13の一方の主� ��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� ��導電部材16e,16f,16gが設けられており、それ� �の一方の露出面がそれぞれ固定電極14e,14f、� ��極19と電気的に接続されている。また、導� �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� ��電部材である。

 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� ��板15が接合されている。これにより、Z軸方� ��用錘部12cと対応する固定電極14eとが配置さ� ��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� �一方が、X軸、Y軸、Z軸方向のそれぞれの可� �電極のキャビティとは異なる独立したキャ� �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� �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18a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� �能に支持する。

 捩り梁11a,11b及び撓み梁11cは、錘部12a,12b,1 2cの底面側に形成されている。すなわち、そ� ��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� �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11 a,11b及び撓み梁11cは、それぞれ錘部12a,12b,12c� �重心位置を通っている。このような梁を形� �することにより、他軸の感度を低くして、� �軸方向の加速度を独立して検出することが� �能となる。

 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� �部材16e,16fからほぼ等距離離れた位置に配置� ��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� �容量は、距離に応じて大きさが変化するも� �であるので、導電部材16eと導電部材16gとの� �の距離と、導電部材16fと導電部材16gとの間� �距離とがほぼ等しければ、導電部材16gと導� �部材16eとの間の寄生容量と、導電部材16gと� �電部材16fとの間の寄生容量とがほぼ等しく� �る。

 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� ��ように、差分容量の絶対値が大きくなる。� ��の場合、静電容量型加速度センサの感度S’ は、(C ₁ ’-C ₀ ’)/C ₀ ’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� �す特性線Bのように、差分容量の絶対値が小� ��い。この場合、静電容量型加速度センサの� ��度Sは、(C ₁ -C ₀ )/C ₀ となる。このように、感度Sは、上記両寄生� �量に差がないために差分容量の絶対値が小� �いので、上記両寄生容量に差がある場合の� �度S’よりも大きくなる。したがって、平面� ��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� �ていることにより、基板を貫通する導電部� �を用いて表面実装可能な構造において、高� �度で加速度を測定することができる。

 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� �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� �用及びY軸方向用の加速度検知部での寄生容� ��による差分容量の絶対値誤差を小さくする� ��とができる。これにより、さらに高感度で� ��速度を測定することができる。

 このような構成の静電容量型加速度セン� ��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� �する。このように錘部12bが揺動して変位す� �ことにより、対向した固定電極14c,14dとの間� ��距離が変わり、その距離の変化による静電� ��量の変化を容量差として検出することがで� ��、その静電容量変化で加速度を測定するこ� ��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� �揺動する。このように錘部12aが揺動して変� �することにより、対向した固定電極14a,14bと� ��間の距離が変わり、その距離の変化による� ��電容量の変化を容量差として検出すること� ��でき、その静電容量変化で加速度を測定す� ��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� �降する。このように錘部12cが昇降して変位� �ることにより、対向した固定電極14eとの間� �距離が変わり、その距離の変化による静電� �量の変化を参照電極14fとの容量差として検� �することができ、その静電容量変化で加速� �を測定することができる。

 次に、上記構成を有する静電容量型加速度� ��ンサの製造方法の一例について説明する。
 図4(a)~(d)、図5(a),(b)、図6(a)~(c)は、本発明に� ��る静電容量型加速度センサの製造方法を説� ��するための図である。

 図4(a)に示すように、シリコン基板16の一� ��の主面にフォトリソグラフィ及びドライエ� ��チングにより導電部材16e,16f,16gとなる突出� �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� ��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� ��主面で露出させる。なお、図4は、図2(b)に� �応する構成に基づいて示しているが、図2(a)� ��対応する構成も同時に形成される。すなわ� ��、X軸方向用錘部12b及びY軸方向用錘部12aに� �応する固定電極14a,14b,14c,14dに対する導電部� �も同様に形成される。

 次いで、図4(d)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� ��材料を被着し、フォトリソグラフィ及びエ� ��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� ��ついては、平面視において、可動電極用の� ��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� �るように形成され、可動電極用の導電部材16 gが、X軸方向用及びY軸方向用の導電部材16a~16 dから相対的に遠い位置に形成される。

 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� �コン製基板11)の活性層11f及びベース層11eを� �ォトリソグラフィ及びエッチングによりそ� �ぞれ凹部11h,11gを形成する。なお、SOI基板の� ��性層11fの厚さが梁の厚さに相当する。次い� ��、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� ��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� ��する捩り梁11a,11bや凹部11gも同様に形成され る。

 次いで、図6(a)に示すように、図4(d)に示� �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� �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� ��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� ��ガラス基板15を接合する。このとき、陽極� �合により接合を行うことが好ましい。次い� �、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� ��リソグラフィ及びエッチングにより、それ� ��れ引き出し電極17c,17d,17eを形成する。

 このようにして得られた静電容量型加速� ��センサは、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の� ��速度を独立して検出することができる。こ� ��構成においては、各軸用の導電部材につい� ��、平面視において、可動電極用の導電部材1 6g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� �形成され、可動電極用の導電部材16gが、X軸� ��向用及びY軸方向用の導電部材16a~16dから相� �的に遠い位置に形成されるので、導電部材16 gと導電部材16eとの間の寄生容量と、導電部� �16gと導電部材16fとの間の寄生容量とがほぼ� �しくなる。これにより、高感度で加速度を� �定することができる。

 次に、本発明の効果を明確にするために行� ��た実施例について説明する。
 図7(a)~(c)に示す平面視配置における導電部� �間の寄生容量を算出した。その結果を下記� �1に示す。なお、寄生容量は、電界シミュレ� ��ションを用いて1V印加時の容量を算出した� �

 図7(a)に示す構成(実施例1)においては、可動 電極用導電部材24がX軸方向用センサ21とY軸方 向用センサ22との間に配置され、かつ、Z軸検 知用の導電部材23a及びZ軸参照用の導電部材23 bからほぼ等しい距離だけ離れて配置されて� �る。また、図7(b)に示す構成(実施例2)におい� ��は、可動電極用導電部材24がZ軸検知用の導� ��部材23aとZ軸参照用の導電部材23bとの間に配 置され、かつ、Z軸検知用の導電部材23a及びZ� ��参照用の導電部材23bからほぼ等しい距離だ� ��離れて配置されている。図7(b)に示す構成に おいては、可動電極用の導電部材24が、X軸方 向用センサ21(の導電部材)及びY軸方向用セン� ��22(の導電部材)から相対的に遠い位置に配置 されている。さらに、参考例として、図7(c)� �示す構成、すなわち、可動電極用導電部材24 が基板の端に配置され、かつ、Z軸検知用の� �電部材23a及びZ軸参照用の導電部材23bから異� ��る距離で配置されている構成のものについ� ��も寄生容量を算出した。

 表1は、可動電極用の導電部材24と、各軸� ��導電部材との間の寄生容量を示している。� ��の静電容量型加速度センサは、それぞれのp とnの容量差を用いて加速度を検出するため� �検知部に寄与しない導電部材の容量差は小� �いほど良い。表1から分かるように、参考例� ��場合、最大41fF程度の差となるが、実施例1� �は13fF、実施例2では32.8fFまで減少する。この ように、本発明に係る静電容量型加速度セン サは、高感度で加速度の検知が可能である。

 本発明は上記実施の形態に限定されず、� ��々変更して実施することができる。上記実� ��の形態においては、ガラス基板とシリコン� ��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� ��基板以外の基板を用いても良い。また、セ� ��サにおける電極や各層の厚さや材質につい� ��は本発明の効果を逸脱しない範囲で適宜設� ��することができる。また、上記実施の形態� ��説明したプロセスについてはこれに限定さ� ��ず、工程間の適宜順序を変えて実施しても� ��い。例えば、ギャップの形成を対向面であ� ��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。