JP2011106822A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】梁部材を接触させることなく、広範囲の加速度を検出できる加速度センサを提供する。
【解決手段】加速度センサ１０は、基板１と、基板１に支持された梁部材２と、基板１に対して移動可能に梁部材２に支持され、可動電極４を有する慣性質量体３と、可動電極４と対向するように配置された固定電極５とを備え、梁部材２は、慣性質量体３にかかる加速度の方向に伸びており、梁部材２は、加速度が大きくなるにつれて変位の変化率が小さくなり、かつ梁部材２が縮んで梁部材２自体が接触するまでの加速度の方向の梁部材２の変位量が加速度がかかった場合の加速度の方向の梁部材２の伸びる部分の変位量より大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、加速度センサに関し、特に、静電容量型の加速度センサに関するものである。

従来、加速度センサの１つとして、加速度にともなう静電容量の変化を検出する静電容量型の加速度センサが使用されている。静電容量型の加速度センサにおいて、広範囲の加速度を検出するための加速度センサが提案されている。

たとえば、特開２００４−２８６５５４号公報（特許文献１）には１つのセンサで広範囲の加速度を検出するための加速度センサが提案されている。この公報の加速度センサは、可動電極に接続され、加速度に応じて変位する複数の梁を有している。複数の梁のバネ定数はそれぞれ異なっている。バネ定数の異なる複数の梁として、長さの異なる３つの梁が形成されている。これら３つの梁はそれぞれ２枚構造で構成され、内部に間隔を有している。

この加速度センサでは加速度に応じて最も長い梁から変位する。低Ｇ（低い加速度）が印加された場合には最も長い梁が変位し、内部の間隔まで変位すると２枚の梁が接触するので、最も長い梁はそれ以上変位しない。低Ｇより加速度が高くなると２番目に長い梁が変位し、さらに加速度が高くなると最も短い梁が変位する。このように長さが異なる３つの梁がそれぞれ変位することにより、固定電極と可動電極との間の距離が低Ｇから高Ｇ（高い加速度）までの範囲で追従して変化する。これにより、小さなサイズで広範囲の加速度を検出できると上記公報には記載されている。

特開２００４−２８６５５４号公報

この公報の加速度センサでは、低Ｇより加速度が高くなると最も長い梁から梁の接触が生じる。梁が接触した場合、接触時の衝撃により、梁が破壊されるという問題がある。また、梁が接触し貼り付いたまま剥がれない状態になるという問題がある。なお、梁が接触し貼り付いたまま剥がれない状態はスティッキングと呼ばれる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、梁部材を接触させることなく、広範囲の加速度を検出できる加速度センサを提供することである。

本発明の加速度センサは、基板と、基板に支持された梁部材と、基板に対して移動可能に梁部材に支持され、可動電極を有する慣性質量体と、可動電極と対向するように配置された固定電極とを備え、梁部材は、慣性質量体にかかる加速度の方向に伸びており、梁部材は、加速度が大きくなるにつれて変位の変化率が小さくなり、かつ梁部材が縮んで梁部材自体が接触するまでの加速度の方向の梁部材の変位量が加速度がかかった場合の加速度の方向の梁部材の伸びる部分の変位量より大きい。

本発明の加速度センサによれば、梁部材は慣性質量体にかかる加速度の方向に伸びており、梁部材は加速度が大きくなるにつれて変位の変化率が小さくなり、かつ梁部材が縮んで梁部材自体が接触するまでの加速度の方向の梁部材の変位量が加速度がかかった場合の加速度の方向の梁部材の伸びる部分の変位量より大きいため、梁部材を接触させることなく、広範囲の加速度を検出できる。

本発明の実施の形態１における加速度センサの概略平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第１梁および第２梁の変形例１の概略平面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第１梁および第２梁の変形例２の概略平面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第１梁および第２梁の変形例３の概略平面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第１梁および第２梁の概略平面図であって、第１梁および第２梁の湾曲部の長さ示す概略平面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第１梁に高Ｇが印加されて第１梁が伸びた場合の第１梁の概略平面図であって、第１梁の中心線方向の変位量を示す図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第２梁が縮んだ場合の第２梁の概略平面図であって、第２梁自体が接触していない状態を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第２梁が縮んだ場合の第２梁の概略平面図であって、第２梁自体が接触している状態を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第１梁および第２梁に低Ｇが印加された状態を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの第１梁および第２梁に高Ｇが印加された状態を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの加速度と出力（変位）との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの加速度検出回路の概略構成図である。 本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第１工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。 本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第２工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。 本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第３工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。 本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第４工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。 本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第５工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。 本発明の実施の形態２における加速度センサの概略平面図である。 本発明の実施の形態３における加速度センサの概略平面図である。 図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態４における加速度センサの概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１の加速度センサの構成について説明する。

図１〜図４には、説明の便宜のため、座標軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が導入されている。図１において、Ｘ軸は横方向に沿う右方向が正の向きの軸であり、Ｙ軸は縦方向に沿う上方向が正の向きの軸であり、Ｚ軸は紙面に垂直で紙面の上方が正の向きの軸である。なおＹ軸の方向は、本実施の形態の加速度センサが検出対象とする加速度の方向に一致する。

図１を参照して、本実施の形態の加速度センサ１０は、基板１と、梁部材２、慣性質量体３と、可動電極４と、固定電極５と、固定電極支持部６と、アンカー７とを主に有している。基板１としては、シリコン基板を用いることができる。また、梁部材２、慣性質量体３、可動電極４、固定電極５、固定電極支持部６およびアンカー７の材質としては、ポリシリコン膜を用いることができる。このポリシリコン膜は、低応力であり、かつ厚み方向に応力分布がないことが望ましい。

図１〜図４を参照して、基板１にアンカー７が支持されている。梁部材２は、複数の第１梁２ａおよび第２梁２ｂを有している。複数の第１梁２ａおよび第２梁２ｂは、それぞれアンカー７に支持されている。梁部材２は、アンカー７を介して基板１に支持されている。梁部材２は、慣性質量体３にかかる加速度の方向に伸びるように構成されている。梁部材２は、慣性質量体３の変位を検出する方向に伸びるように構成されている。本実施の形態の加速度センサ１０が検出対象とする加速度の方向はＹ軸方向であるため、梁部材２はＹ軸方向に伸びている。なお、梁部材２は複数に限定されず、単数であってもよい。

梁部材２は、加速度が大きくなるにつれて変位の変化率が小さくなり、かつ梁部材２が縮んで梁部材２自体が接触するまでの加速度の方向の梁部材２の変位量が加速度がかかった場合の加速度の方向の梁部材２の伸びる部分の変位量より大きくなるように構成されている。本実施の形態では、複数の梁部材２は、それぞれ対向する方向（Ｘ軸方向）に湾曲した形状を有している。梁部材２は基板１の表面に対して面内方向に湾曲している湾曲部２１を有している。ここで、基板１の表面に対して面内方向とは、基板１の表面に沿った方向を意味する。

湾曲部２１の両端には、慣性質量体３にかかる加速度の方向（Ｙ軸方向）に直線状に形成された直線部２２が形成されている。梁部材２は加速度の方向に伸びるように構成されているが、より具体的には、梁部材２は直線部２２の伸びる方向が加速度の方向と一致するように構成されている。また直線部２２は第１梁２ａおよび第２梁２ｂの端部に形成されている。なお、梁部材２は、面内方向における基板１の内側に湾曲していてもよく、また面内方向における基板１の外側に湾曲していてもよい。

また、梁部材２の湾曲する方向はＸ軸方向に限定されず、たとえば基板１の厚み方向（Ｚ軸方向）に湾曲していてもよい。この場合、梁部材２は、基板１の表面に対して面外方向に湾曲している湾曲部２１を有している。ここで、基板１の表面に対して面外方向とは、基板１の表面に沿わない方向を意味する。梁部材２は、基板１の厚み方向の一方面側に湾曲していてもよく、また他方面側に湾曲していてもよい。複数の第１梁２ａおよび第２梁２ｂは、平面視において慣性質量体３の加速度の方向における中心線ＣＬ１に対して互いに線対称に配置されている。なお、複数の第１梁２ａおよび第２梁２ｂは、慣性質量体３の加速度の方向における中心線ＣＬ１に対して互いに線対称に配置されていなくてもよい。

慣性質量体３は、基板１に対して移動可能に梁部材２に支持されている。慣性質量体３は、複数の可動電極４を有している。可動電極４は、慣性質量体３の変位にともなって変位するように構成されている。可動電極４は、少なくとも、その一部が導電性を有している。なお、可動電極４は複数に限定されず、単数であってもよい、また、本実施の形態では、可動電極４は、慣性質量体３の両側に形成されているが、これに限定されず、一方側にのみ形成されていてもよい。

固定電極５は、慣性質量体３にかかる加速度の方向に可動電極４と対向するように配置されている。可動電極４と固定電極５とは梁部材２が伸びる方向で対向するように配置されている。固定電極５は、対向する可動電極４に対して、Ｙ軸の正方向（図１上側）に配置されていてもよく、またＹ軸の負方向（図１下側）に配置されていてもよい。固定電極５は、少なくとも、その一部が導電性を有している。固定電極５は固定電極支持部６に支持されている。固定電極支持部６は基板１に支持されている。

可動電極４と固定電極５とは静電容量を構成している。可動電極４と固定電極５とは、慣性質量体３の変位によって、静電容量が変化するように構成されている。基板１との絶縁を保つために可動電極４および固定電極５は、絶縁膜８を介して基板１上に形成されている。基板１との絶縁を保つために固定電極支持部６およびアンカー７も絶縁膜８を介して基板１上に形成されている。なお、絶縁膜８としては、低応力の窒化シリコン膜やシリコン酸化膜が好適である。

なお、梁部材２は上記の形状に限定されず、たとえば、梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂは、図５〜図７に示される形状であってもよい。図５を参照して、この変形例１の第１梁２ａおよび第２梁２ｂでは、湾曲部２１が楕円形状に構成されている。図６を参照して、この変形例２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂでは、湾曲部２１がその中央部の１箇所で屈曲するように構成されている。図７を参照して、この変形例３の第１梁２ａおよび第２梁２ｂでは、湾曲部２１が直線部２２と直角に連続するように構成されている。

次に、本実施の形態の加速度センサの梁部材の動作について説明する。
図１を参照して、加速度が図１のＹ軸正方向に印加された場合、慣性質量体３は図１のＹ軸負方向に変位する。この慣性質量体３の変位にともない図１中上側の複数の第１梁２ａは伸び、図１中下側の複数の第２梁２ｂは縮む。以下、この際の梁部材２の動作について詳細に説明する。

図８を参照して、湾曲部２１は、梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂの湾曲している部分である。この湾曲部２１の長さ、すなわち、梁部材２が縮んだ場合に梁部材２自体が接触する変位量（距離）を変位量Ａとする。加速度がかかっていない場合の変位量Ａが加速度の方向の梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂの最大変位量となる。

図９を参照して、高Ｇが印加されて第１梁２ａが伸びた場合、最終的には第１梁２ａは、たとえば直方体形状となる。この場合の第１梁２ａの中心線ＣＬ２方向の変位量を変位量Ｂとする。

図１０および図１１を参照して、梁部材２が縮んだ場合の梁部材２の形状について説明する。

変位量Ａと変位量Ｂとの間に式（１）が成り立っていれば、図１０に示すように、第２梁２ｂが縮んだ場合に第２梁２ｂ自体が接触することはない。一方、変位量Ａと変位量Ｂとの間に式（１）が成り立っていなければ、図１１に示すように、第２梁２ｂが縮んだ場合に、第２梁２ｂ自体が接触する。

変位量Ａと変位量Ｂとの間に式（１）が成り立つためには、加速度方向の梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂの最大変位量が加速度がかかった場合の梁部材２の伸びる部分の変位量より大きければよい。第２梁２ｂが縮んだ場合、第１梁２ａが梁部材２の伸びる部分になる。

また、変位量Ａと変位量Ｂとの間に式（１）が成り立つようにすれば、第１梁２ａと第２梁２ｂとが慣性質量体３の加速度の方向における中心線ＣＬ１に対して互いに線対称に配置されている場合、第２梁２ｂが縮んでも第２梁２ｂの中心線ＣＬ２方向の変位量は変位量Ｂを超えないため、第２梁２ｂ自体は接触しない。よって、梁部材２自体は接触しない。

図１２および図１３を参照して、梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂの曲げについて説明する。図１２を参照して、低Ｇが印加された場合、加速度によって梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂには力Ｆが作用するが、第１梁２ａおよび第２梁２ｂの曲げには実質的に力Ｆの第１梁２ａおよび第２梁２ｂの湾曲方向の分力である力Ｆａが影響する。図１３を参照して、高Ｇが印加された場合、加速度によって梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂには力Ｆが作用するが、第１梁２ａおよび第２梁２ｂの曲げには実質的に力Ｆの第１梁２ａおよび第２梁２ｂの湾曲方向の分力である力Ｆｂが影響する。力Ｆａと力Ｆｂとの間には式（２）が成り立っている。

したがって、低Ｇより高Ｇの方が梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂの曲げは小さくなる。加速度が大きくなるにしたがって梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂの湾曲方向の分力は小さくなるので、加速度が大きくなるにしたがって梁部材２の曲げの変化率は小さくなる。

図１４を参照して、本実施の形態の加速度センサの加速度と出力（変位）との関係について説明する。なお、図１４では、梁部材２の第１梁２ａおよび第２梁２ｂが慣性質量体３の加速度の方向における中心線ＣＬ１に対して互いに線対称に配置された加速度センサ１０における加速度と出力（変位）との関係が示されている。

低Ｇが印加された場合、梁部材２の形状は微小にしか変形しない。この梁部材２の形状が微小にしか変形しない領域を微小変形領域とする。この微小変形領域では、加速度によって梁部材２の曲げに作用する力が大きいため、加速度に出力（変位）が比例する出力特性が示される。高Ｇが印加された場合、梁部材２の形状が大きく変形する。この梁部材２が大きく変化する領域を大変形領域とする。この大変形領域では、加速度によって梁部材２の曲げに作用する力が小さいため、出力の変化が低Ｇの場合と比べて低下する。

さらに高い加速度が印加された場合、最終的には梁部材２の伸びる部分が伸びきった状態となる。この梁部材２の伸びる部分が伸びきった状態で梁部材２自体の剛性が変化する領域を梁剛性領域とする。この梁剛性領域では、加速度によって梁部材２の曲げに作用する力がほどんどないため、加速度の変化しても変位はほとんど変化しない。したがって、図１１では、加速度が高くになるほど、傾きがなだらかな曲線が描かれる。つまり、加速度が大きくなるにつれて変位の変化率が小さくなる。したがって、１つの梁部材２で広い範囲の加速度が検出可能である。

続いて、本実施の形態の加速度センサの加速度の検出原理について説明する。
加速度が図１のＹ軸正方向に印加された場合を例に加速度の検出原理を説明する。加速度がＹ軸正方向に加速度センサに加わると、慣性質量体３はＹ軸負方向に変位する。この慣性質量体３の変位にともなって可動電極４もＹ軸負方向に変位する。この可動電極４の変位にともなって、図１中右側の可動電極４と固定電極との距離が小さくなり、図１中左側の可動電極４と固定電極との距離が大きくなる。これにより、図１中右側の可動電極４と固定電極５とにより構成される静電容量Ｃ１が増大し、図１中左側の可動電極４と固定電極５とにより構成される静電容量Ｃ２が減少する。

図１５を参照して、上記の静電容量Ｃ１、Ｃ２から加速度検出回路によって加速度が検出される。この加速度検出回路では、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２とが直列に接続されている。静電容量Ｃ１側の端部には一定電位Ｖdが印加され、静電容量Ｃ２側の端部は接地電位が印加されている。また、上記直列接続部には端子が設けられており、この端子の出力電位Ｖoutを検出することができる。この出力電位Ｖoutは、下記の値となる。

式（３）に示すように、電位Ｖdは一定値であることから、出力電位Ｖoutを検出することにより、Ｙ軸方向の加速度を検知することができる。なお、加速度が０、すなわち、変位がない場合はＣ１＝Ｃ２であるので、Ｖout＝Ｖd／２で表わされる。

続いて、本実施の形態の加速度センサの製造方法について説明する。
図１６を参照して、シリコンからなる基板１上に、ＬＰＣＶＤ(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法により、絶縁膜８が堆積される。絶縁膜８としては、低応力の窒化シリコン膜やシリコン酸化膜などが適している。この絶縁膜８の上に、ＰＳＧ(Phosphosilicate Glass)膜１０１が堆積される。

主に図１７を参照して、固定電極支持部６（図２）が形成される部分のＰＳＧ膜１０１が選択的に除去される。

図１８を参照して、基板１上全体に、ポリシリコン膜１０２が堆積される。続いてその表面にＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)処理が施される。

図１９を参照して、上記ＣＭＰ処理により、ポリシリコン膜１０２の表面が平坦化される。

図２０を参照して、ポリシリコン膜１０２のＰＳＧ膜１０１の上面よりも上方の部分に対して、選択的なエッチングが行なわれる。これにより、梁部材２と、慣性質量体３と、可動電極４と、固定電極５と、固定電極支持部６と、アンカー７とが一括形成される。その後、ＰＳＧ膜１０１がエッチングにより除去され、図２に示される本実施の形態の加速度センサが得られる。

なお、梁部材２が基板１の厚み方向に湾曲した形状に形成される場合には、ＰＳＧ膜１０１に段差エッチングが施され得る。また、ポリシリコン膜１０２が２段に形成され、その間にＰＳＧ膜などの犠牲層を形成され得る。これらにより、梁部材２が基板１の厚み方向に湾曲した形状に形成され得る。

次に、本実施の形態の加速度センサの作用効果について説明する。
本実施の形態の加速度センサによれば、梁部材２は慣性質量体３にかかる加速度の方向に伸びており、梁部材２は加速度が大きくなるにつれて変位の変化率が小さくなり、かつ梁部材２が縮んで梁部材２自体が接触するまでの加速度の方向の梁部材２の変位量が加速度がかかった場合の加速度の方向の梁部材２の伸びる部分の変位量より大きい。そのため、梁部材２が伸びる方向だけでなく梁部材２が縮む方向でも梁部材２を接触させることなく、低Ｇから高Ｇまでの広範囲の加速度を検出できる。

また、梁部材２が接触しないため、梁部材２が接触時の衝撃によって破壊されることを防止できる。また、梁部材２が接触しないため、梁部材２が接触し貼り付いたまま剥がれない状態になることを防止できる。

また、梁部材２は、第１梁２ａと第２梁２ｂとを含んでいる。第１梁２ａと第２梁２ｂとは、平面視において慣性質量体３の加速度の方向における中心線ＣＬ１に対して互いに線対称に配置されているため、加速度がかかった場合の慣性質量体３の第１梁２ａおよび第２梁２ｂの方向への変位を等しくすることができる。これにより、より正確に加速度を検出できる。

また、梁部材２は基板１の表面に対して面内方向に湾曲している湾曲部２１を有しているため、梁部材２は加速度が大きくなるにつれて変位の変化率を小さくすることができる。また、湾曲部２１が面内方向に湾曲しているため、湾曲部２１を製造する際のエッチングが容易であるので、生産効率を向上できる。

また、梁部材２は基板１の表面に対して面外方向に湾曲している湾曲部２１を有しているため、梁部材２は加速度が大きくなるにつれて変位の変化率を小さくすることができる。

また、固定電極５は、加速度の方向に可動電極４と対向するように配置されているため、加速度の方向と、固定電極５に対する可動電極４の変位の方向とが一致するので、より正確に加速度を検出できる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、梁部材と、可動電極と、固定電極との組が平面視において慣性質量体に対して交差する方向に配置されている点において主に異なっている。

図２１を参照して、本実施の形態の加速度センサ１０は、梁部材２と、可動電極４と、固定電極５との組が平面視において慣性質量体３に対して交差する方向に配置されている。慣性質量体３の四方の各々において、可動電極４と固定電極５とが対向して配置されている。対向して配置された可動電極４および固定電極５の両端側に複数の梁部材２が配置されている。複数の第１梁２ａおよび第２梁２ｂは、平面視において慣性質量体３の図２１中Ｙ軸方向の加速度の方向における中心線ＣＬ１に対して互いに線対称に配置されている。また、複数の第１梁２ａおよび第２梁２ｂは、平面視において慣性質量体３の図２１中Ｘ軸方向の加速度の方向における中心線ＣＬ３に対して互いに線対称に配置されている。梁部材２は複数に限定されず、単数であってもよい。また梁部材２の位置は、慣性質量体３の周囲の四方の各一面における両端部に限定されず、中央部であってもよい。

慣性質量体３の周囲の四方の隣り合う一面に形成された梁部材２と、可動電極４と、固定電極５とは、平面視における慣性質量体３の中心点ＣＰを中心に正負９０°回転すると対称となるように構成されている。

図２１中Ｘ軸方向に慣性質量体３を挟んで対称に配置された可動電極４および固定電極５がＹ軸方向の加速度を検出するように構成されている。また図２１中Ｙ軸方向に慣性質量体３を挟んで対称に配置された可動電極４および固定電極５がＸ軸方向の加速度を検出するように構成されている。

なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態の製造方法は、上述した実施の形態１の製造方法と同様であるため、その説明を繰り返さない。

本実施の形態の加速度センサ１０によれば、梁部材２と、可動電極４と、固定電極５との組が平面視において慣性質量体３に対して交差する方向に配置されているため、基板１の表面に沿った面内の一方向（図２１中Ｙ軸方向）の加速度だけでなく、その一方向に対して９０°回転した方向（図２１中Ｘ軸方向）の加速度も検出できる。したがって、本実施の形態の加速度センサ１０は、基板１の表面に沿った面内の２軸方向（図２１中Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の加速度を検出できる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、下部電極をさらに備えている点において主に異なっている。

図２２および図２３を参照して、本実施の形態の加速度センサ１０は、実施の形態１の加速度センサ１０と比較して、下部電極９をさらに備えている。下部電極９は、基板１と慣性質量体３との間に配置されている。下部電極９は絶縁膜８を介して基板１上に配置されている。

慣性質量体３と下部電極９とは静電容量を構成している。慣性質量体３と下部電極９とは、慣性質量体３の変位によって、静電容量が変化するように構成されている。この静電容量の変化より、基板１の厚み方向（図２２中Ｚ軸方向）の加速度が検出される。

なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１の構成と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態の加速度センサの製造方法では、上述した実施の形態１と同様に絶縁膜８が形成される。次に、絶縁膜８の上に、たとえばＬＰＣＶＤ法で、たとえばポリシリコンからなる導電性の膜が堆積される。続いて、この導電性の膜がパターニングされて、下部電極９が形成される。本実施の形態のこれ以外の製造法は、上述した実施の形態１の製造方法と同様であるため、その説明を繰り返さない。

本実施の形態の加速度センサ１０によれば、下部電極９は、基板１と慣性質量体３との間に配置されているため、慣性質量体３と下部電極９とにより構成される静電容量の変化により基板１の厚み方向（図２２中Ｚ軸方向）の加速度を検出できる。したがって、本実施の形態の加速度センサ１０は、基板１の表面に沿った面内および面外の２軸方向（図２２中Ｙ軸方法およびＺ軸方向）の加速度を検出できる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の加速度センサは、実施の形態２の加速度センサと比較して、下部電極をさらに備えている点において主に異なっている。

図２４を参照して、本実施の形態の加速度センサ１０は、実施の形態２の加速度センサと比較して、下部電極９をさらに備えている。慣性質量体３と下部電極９とで構成される静電容量の変化より、基板１の厚み方向（図２４中Ｚ軸方向）の加速度が検出される。

なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態２の構成と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態の製造方法は、上述した実施の形態２および３の製造方法と同様であるため、その説明を繰り返さない。

本実施の形態の加速度センサ１０によれば、下部電極９は、基板１と慣性質量体３の間に配置されているため、慣性質量体３と下部電極９とにより構成される静電容量の変化により基板１の厚み方向（図２４中Ｚ方向）の加速度を検出できる。したがって、本実施の形態の加速度センサ１０は、基板１の表面に沿った面内および面外の３軸方向（図２４中Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向）の加速度を検出できる。

上記の各実施の形態は、適時組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

１ 基板、２ 梁部材、３ 慣性質量体、４ 可動電極、５ 固定電極、６ 固定電極支持部、７ アンカー、８ 絶縁膜、９ 下部電極、１０ 加速度センサ、２１ 湾曲部、２２ 直線部、１０１ ＰＳＧ膜、１０２ ポリシリコン膜。

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板に支持された梁部材と、
   前記基板に対して移動可能に前記梁部材に支持され、可動電極を有する慣性質量体と、
   前記可動電極と対向するように配置された固定電極とを備え、
   前記梁部材は、前記慣性質量体にかかる加速度の方向に伸びており、
   前記梁部材は、前記加速度が大きくなるにつれて変位の変化率が小さくなり、かつ前記梁部材が縮んで前記梁部材自体が接触するまでの前記加速度の方向の前記梁部材の変位量が前記加速度がかかった場合の前記加速度の方向の前記梁部材の伸びる部分の変位量より大きい、加速度センサ。
2. 前記梁部材は、第１梁と第２梁とを含み、
   前記第１梁と前記第２梁とは、平面視において前記慣性質量体の前記加速度の方向における中心線に対して互いに線対称に配置されている、請求項１に記載の加速度センサ。
3. 前記梁部材は前記基板の表面に対して面内方向に湾曲している湾曲部を有している、請求項１または２に記載の加速度センサ。
4. 前記梁部材は前記基板の表面に対して面外方向に湾曲している湾曲部を有している、請求項１〜３のいずれかに記載の加速度センサ。
5. 前記固定電極は、前記加速度の方向に前記可動電極と対向するように配置されている、請求項１〜４のいずれかに記載の加速度センサ。
6. 前記梁部材と、前記可動電極と、前記固定電極との組が平面視において前記慣性質量体に対して交差する方向に配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載の加速度センサ。
7. 下部電極をさらに備え、
   前記下部電極は、前記基板と前記慣性質量体との間に配置されている、請求項１〜６のいずれかに記載の加速度センサ。

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