JP2008008672A - 加速度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】加速度を検出可能な複数方向それぞれについて容易に動作確認を行うことが可能な加速度センサを提供する。
【解決手段】重り部１２と４つの撓み部１３とからなる可動部にゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４が設けられ３方向の加速度をそれぞれ検出可能なセンサ基板１と、センサ基板１の一表面側に接合された第１のカバー基板２と、センサ基板１の他表面側に接合された第２のカバー基板３とを備え、各カバー基板２，３とセンサ基板１のフレーム部１１とで、パッケージを構成している。可動部を静電気力により強制的に動かす動作確認用の駆動手段として、重り部１２に設けられた可動電極１５と第１のカバー基板２に設けられ可動電極１５に対向した固定電極２６との対を複数有し、可動電極１５と固定電極２６との対ごとに独立して動作確認用の駆動電圧を印加可能としてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車や携帯電話などに用いられ加速度を検出する加速度センサに関するものである。

従来から、加速度センサとして、加速度が作用したときのピエゾ抵抗からなるゲージ抵抗のひずみによる抵抗値の変化により加速度を検出するピエゾ抵抗形の加速度センサが知られている。

ここで、ピエゾ抵抗形の加速度センサとしては、半導体基板を用いて形成され矩形枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が一方向へ延長された撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持されたセンサ基板と、当該センサ基板の厚み方向の両側それぞれに接合された２つのガラス製のカバーとを備えたもの（例えば、特許文献１参照）や、枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が四方へ延長された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持され、複数方向（例えば、互いに直交する３方向であって、それぞれ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向と呼んでいる）の加速度を各別に検出可能なセンサ基板と、当該センサ基板を収納したパッケージとを備えたもの（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。また、複数方向それぞれの加速度を各別に検出可能なセンサ基板（加速度センサエレメント）としては、上記特許文献２に記載のものに比べてセンサ基板のサイズを大きくすることなく重り部の質量を重くできて感度を高めることができるものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。なお、上述のピエゾ抵抗形の加速度センサでは、重り部と撓み部とで可動部を構成している。また、上記特許文献２，３に開示された加速度センサにおけるセンサ基板では、各軸方向の加速度を検出する３つのブリッジ回路それぞれが、可動部の適宜位置に配置された４つのゲージ抵抗を配線により接続することによって構成されている。

また、上記特許文献１に開示された加速度センサは、重り部を静電気力により強制的に動かすための固定電極をカバーに設け、固定電極と重り部との間に電圧を印加して静電気力により重り部を動かして感度などのセンサ特性が適正であるか否かなどの自己診断を行えるように構成されている。
特開平３−１３４５５２号公報 特開２００６−１３３１２３号公報 特開２００２−２９６２９３号公報

ところで、上記特許文献２に開示された加速度センサのように複数方向の加速度を各別に検出可能な多軸加速度センサでは、対象機器に組み込んだ後の出荷前の動作確認を行うにあたって、対象機器全体に加速度を作用させて動作確認を行っているのが現状であり、動作確認の検査に非常に手間がかかっている。

そこで、上記特許文献２に開示された多軸加速度センサに対して、上記特許文献１に記載の加速度センサと同様の自己診断機能を付加するために、パッケージにおける重り部との対向部位に固定電極を設けることが考えられるが、センサ基板の厚み方向（ｚ軸方向）についてのみしか動作確認を行うことができず、他の方向（ｘ軸方向、ｙ軸方向）についての動作確認を行うことができない。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、加速度を検出可能な複数方向それぞれについて容易に動作確認を行うことが可能な加速度センサを提供することにある。

請求項１の発明は、半導体基板を用いて形成され加速度の作用により可動部に生じる応力を検出する複数のゲージ抵抗が可動部に設けられ複数方向の加速度をそれぞれ検出可能なセンサ基板と、センサ基板の厚み方向への可動部の変位空間を有するパッケージとを備えた加速度センサであって、可動部を静電気力により強制的に動かす動作確認用の駆動手段を備え、当該駆動手段は、センサ基板の一表面側において可動部に設けられた可動電極とパッケージに設けられ可動電極に対向した固定電極との対を複数有し、可動電極と固定電極との対ごとに動作確認用の駆動電圧を印加可能としてあることを特徴とする。

この発明によれば、複数のゲージ抵抗が可動部に設けられ複数方向の加速度をそれぞれ検出可能なセンサ基板における可動部を静電気力により強制的に動かす動作確認用の駆動手段が、センサ基板の一表面側において可動部に設けられた可動電極とパッケージに設けられ可動電極に対向した固定電極との対を複数有し、可動電極と固定電極との対ごとに動作確認用の駆動電圧を印加可能としてあるので、動作確認用の駆動電圧を印加する可動電極と固定電極との対を適宜選択することにより、可動部の変形状態を変えることが可能となり、加速度を検出可能な複数方向それぞれについて容易に動作確認を行うことが可能になる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記センサ基板は、重り部を囲むフレーム部を有し重り部が十字状に配置された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持されてなり、前記可動部が、重り部と各撓み部とで構成され、互いに直交する３方向それぞれの加速度を検出可能とするように前記ゲージ抵抗が配置されてなり、重り部が、各撓み部の一端部が連結されたコア部と、コア部と一体に形成され平面視においてコア部とフレーム部とフレーム部の周方向において隣り合う各一対の撓み部の間の空間にそれぞれ配置された４つの付随部とを有し、各付随部それぞれに前記可動電極が設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、加速度を検出可能な３方向それぞれについて容易に動作確認を行うことが可能になる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記パッケージは、前記センサ基板の前記一表面側に接合された第１のカバー基板と、前記センサ基板の前記他表面側に接合された第２のカバー基板と、前記センサ基板の前記フレーム部とで構成されてなり、第１のカバー基板が半導体基板を用いて形成され、第１のカバー基板に前記固定電極が形成されるとともに通電用の貫通孔配線が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、マイクロマシニング技術を利用することで前記固定電極と前記可動電極との間隔を精度良く制御することができるとともに短くすることができ、前記重り部を強制的に動かすための駆動電圧の低電圧化を図れるとともに、駆動電圧に応じた変位量のばらつきを小さくすることができる。

請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記パッケージは、前記センサ基板がバンプを介してフリップチップ実装された第１のカバー基板と、第１のカバー基板における前記センサ基板の実装面側において前記センサ基板を囲む形で第１のカバー基板に接合された第２のカバー基板とで構成されてなり、第１のカバー基板および第２のカバー基板それぞれが半導体基板を用いて形成され、第１のカバー基板に前記固定電極が形成されるとともに通電用の貫通孔配線が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、バンプの突出高さを制御することで前記固定電極と前記可動電極との間隔を精度良く制御することができるとともに短くすることができ、前記重り部を強制的に動かすための駆動電圧の低電圧化を図れるとともに、駆動電圧に応じた変位量のばらつきを小さくすることができる。

請求項５の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記パッケージは、前記センサ基板が一表面側に実装されたベース基板と、ベース基板の前記一表面側において前記センサ基板を囲む形でベース基板の前記一表面側に接合された金属製のキャップとで構成され、当該キャップにおける前記重り部との対向部位に前記固定電極を設けてなることを特徴とする。

この発明によれば、金属製のキャップが前記固定電極への通電路の一部を構成することとなるので、前記固定電極に通電するための配線をキャップに形成する必要がなく、製造プロセスの簡略化を図れるとともに信頼性を高めることができる。

請求項６の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記パッケージは、前記センサ基板が一表面側に実装されたベース基板と、ベース基板の前記一表面側において前記センサ基板を囲む形でベース基板の前記一表面側に接合された金属製のキャップとで構成され、当該キャップにおける前記重り部との対向部位を前記重り部側へ突出させ前記固定電極に兼用してなることを特徴とする。

この発明によれば、金属製のキャップの一部を前記固定電極に兼用しているので、キャップにおける前記重り部との対向部位に別途に前記固定電極を設ける必要がなく、製造時に固定電極を形成する工程を省くことができる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記センサ基板と前記パッケージとの少なくとも一方に、前記可動電極と前記固定電極との接触を防止するストッパが設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記重り部を強制的に動かした際に前記可動電極と前記固定電極とが付着するスティッキング現象の発生を防止することができる。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の発明において、前記センサ基板は、前記駆動電圧を印加させる前記可動電極と前記固定電極との対を選択する制御回路が集積化されてなることを特徴とする。

この発明によれば、動作確認を行うにあたっては制御回路によって、前記駆動電圧を印加させる前記可動電極と前記固定電極との対が選択されるので、動作確認を容易に行うことが可能となる。

請求項１の発明では、加速度を検出可能な複数方向それぞれについて容易に動作確認を行うことが可能になるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態の加速度センサについて図１〜図５を参照しながら説明する。

本実施形態の加速度センサは、ピエゾ抵抗からなるゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４が形成されたセンサ基板（加速度センサ本体）１と、センサ基板１の一表面側（図１（ｂ）の上面側）に接合された第１のカバー基板２と、センサ基板１の他表面側（図１（ｂ）の下面側）に接合された第２のカバー基板３とを備えている。ここにおいて、センサ基板１および各カバー基板２，３の外周形状は矩形状であり、各カバー基板２，３はセンサ基板１と同じ外形寸法に形成されている。

上述のセンサ基板１は、シリコン基板からなる支持基板１０ａ上のシリコン酸化膜からなる絶縁層（埋込酸化膜）１０ｂ上にｎ形のシリコン層（活性層）１０ｃを有するＳＯＩウェハを加工することにより形成してあり、第１のカバー基板２は第１のシリコンウェハを加工することにより形成し、第２のカバー基板３は第２のシリコンウェハを加工することにより形成してある。ここで、本実施形態では、ＳＯＩウェハにおける支持基板１０ａの厚さを３００μｍ〜５００μｍ程度、絶縁層１０ｂの厚さを０．３μｍ〜１．５μｍ程度、シリコン層１０ｃの厚さを４μｍ〜１０μｍ程度とし、また、第１のシリコンウェハの厚さを２００μｍ〜３００μｍ程度、第２のシリコンウェハの厚さを１００〜３００μｍ程度としてあるが、これらの数値は特に限定するものではない。また、ＳＯＩウェハの主表面であるシリコン層１０ｃの表面は（１００）面としてある。なお、本実施形態では、上述のＳＯＩウェハがセンサ基板１の基礎となる半導体基板を構成し、第１のシリコンウェハが第１のカバー基板２の基礎となる半導体基板を構成し、第２のシリコンウェハが第２のカバー基板３の基礎となる半導体基板を構成している。

センサ基板１は、図３に示すように、枠状（本実施形態では、矩形枠状）のフレーム部１１を備え、フレーム部１１の内側に配置される重り部１２が一表面側（図１（ｂ）および図３（ｂ）の上面側）において可撓性を有する４つの短冊状の撓み部１３を介してフレーム部１１に揺動自在に支持されている。言い換えれば、センサ基板１は、枠状のフレーム部１１の内側に配置される重り部１２が重り部１２から四方へ延長された４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に揺動自在に支持されている。ここで、フレーム部１１は、上述のＳＯＩウェハの支持基板１０ａ、絶縁層１０ｂ、シリコン層１０ｃそれぞれを利用して形成してある。これに対して、撓み部１３は、上述のＳＯＩウェハにおけるシリコン層１０ｃを利用して形成してあり、フレーム部１１よりも十分に薄肉となっている。

重り部１２は、上述の４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に支持された直方体状のコア部１２ａと、センサ基板１の上記一表面側から見てコア部１２ａの四隅それぞれに連続一体に連結された直方体状の４つの付随部１２ｂとを有している。言い換えれば、重り部１２は、フレーム部１１の内側面に一端部が連結された各撓み部１３の他端部が外側面に連結されたコア部１２ａと、コア部１２ａと一体に形成されコア部１２ａとフレーム部１１との間の空間に配置される４つの付随部１２ｂとを有している。つまり、各付随部１２ｂは、センサ基板１の上記一表面側から見た平面視において、フレーム部１１とコア部１２ａと互いに直交する方向に延長された２つの撓み部１３，１３とで囲まれる空間に配置されており、各付随部１２ｂそれぞれとフレーム部１１との間にはスリット１４が形成され、撓み部１３を挟んで隣り合う付随部１２ｂ間の間隔が撓み部１３の幅寸法よりも長くなっている。ここにおいて、コア部１２ａは、上述のＳＯＩウェハの支持基板１０ａ、絶縁層１０ｂ、シリコン層１０ｃそれぞれを利用して形成し、各付随部１２ｂは、ＳＯＩウェハの支持基板１０ａを利用して形成してある。しかして、センサ基板１の上記一表面側において各付随部１２ｂの表面は、コア部１２ａの表面を含む平面からセンサ基板１の上記他表面側（図１（ｂ）および図３（ｂ）の下面側）へ離間して位置している。なお、センサ基板１の上述のフレーム部１１、重り部１２、各撓み部１３は、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成すればよい。

ところで、図３（ａ），（ｂ）それぞれの右下に示したように、センサ基板１の上記一表面に平行な面内でフレーム部１１の一辺に沿った一方向をｘ軸の正方向、この一辺に直交する辺に沿った一方向をｙ軸の正方向、センサ基板１の厚み方向の一方向をｚ軸の正方向と規定すれば、重り部１２は、ｘ軸方向に延長されてコア部１２ａを挟む２つ１組の撓み部１３，１３と、ｙ軸方向に延長されてコア部１２ａを挟む２つ１組の撓み部１３，１３とを介してフレーム部１１に支持されていることになる。なお、上述のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸により規定した直交座標では、センサ基板１において上述のシリコン層１０ｃにより形成された部分の表面における重り部１２の中心位置を原点としている。

重り部１２のコア部１２ａからｘ軸の正方向に延長された撓み部１３（図３（ａ）の右側の撓み部１３）は、コア部１２ａ近傍に２つ１組のゲージ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４が形成されるとともに、フレーム部１１近傍に１つのゲージ抵抗Ｒｚ２が形成されている。一方、重り部１２のコア部１２ａからｘ軸の負方向に延長された撓み部１３（図３（ａ）の左側の撓み部１３）は、コア部１２ａ近傍に２つ１組のゲージ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３が形成されるとともに、フレーム部１１近傍に１つのゲージ抵抗Ｒｚ３が形成されている。ここに、コア部１２ａ近傍に形成された４つのゲージ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、ｘ軸方向の加速度を検出するために形成されたもので、平面形状が細長の長方形状であって、長手方向が撓み部１３の長手方向に一致するように形成してあり、図４における左側のブリッジ回路Ｂｘを構成するように図示しない配線（センサ基板１に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。なお、ゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、ｘ軸方向の加速度がかかったときに撓み部１３において応力が集中する応力集中領域に形成されている。

また、重り部１２のコア部１２ａからｙ軸の正方向に延長された撓み部１３（図３（ａ）の上側の撓み部１３）はコア部１２ａ近傍に２つ１組のゲージ抵抗Ｒｙ１，Ｒｙ３が形成されるとともに、フレーム部１１近傍に１つのゲージ抵抗Ｒｚ１が形成されている。一方、重り部１２のコア部１２ａからｙ軸の負方向に延長された撓み部１３（図３（ａ）の下側の撓み部１３）はコア部１２ａ近傍に２つ１組のゲージ抵抗Ｒｙ２，Ｒｙ４が形成されるとともに、フレーム部１１側の端部に１つのゲージ抵抗Ｒｚ４が形成されている。ここに、コア部１２ａ近傍に形成された４つのゲージ抵抗Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、ｙ軸方向の加速度を検出するために形成されたもので、平面形状が細長の長方形状であって、長手方向が撓み部１３の長手方向に一致するように形成してあり、図４における中央のブリッジ回路Ｂｙを構成するように図示しない配線（センサ基板１に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。なお、ゲージ抵抗Ｒｙ１〜Ｒｙ４は、ｙ軸方向の加速度がかかったときに撓み部１３において応力が集中する応力集中領域に形成されている。

また、フレーム部１１近傍に形成された４つのゲージ抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４は、ｚ軸方向の加速度を検出するために形成されたものであり、図４における右側のブリッジ回路Ｂｚを構成するように図示しない配線（センサ基板１に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。ただし、２つ１組となる撓み部１３，１３のうち一方の組の撓み部１３，１３に形成したゲージ抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ４は長手方向が撓み部１３，１３の長手方向と一致するように形成されているのに対して、他方の組の撓み部１３，１３に形成したゲージ抵抗Ｒｚ２，Ｒｚ３は長手方向が撓み部１３，１３の幅方向（短手方向）と一致するように形成されている。

また、センサ基板１は、当該センサ基板１の上記一表面側において重り部１２の各付随部１２ｂそれぞれの表面側に金属材料（例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉなど）からなる可動電極１５が形成されている。要するに、センサ基板１には、重り部１２と各撓み部１３とで構成される可動部に４個の可動電極１５が形成されている。なお、各可動電極１５については後述する。

ここで、センサ基板１の基本的な動作の一例について説明する。

いま、センサ基板１に加速度がかかっていない状態で、センサ基板１に対してｘ軸の正方向に加速度がかかったとすると、ｘ軸の負方向に作用する重り部１２の慣性力によってフレーム部１１に対して重り部１２が変位し、結果的にｘ軸方向を長手方向とする撓み部１３，１３が撓んで当該撓み部１３，１３に形成されているゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４の抵抗値が変化することになる。この場合、ゲージ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３は引張応力を受け、ゲージ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４は圧縮応力を受ける。一般的にゲージ抵抗は引張応力を受けると抵抗値（抵抗率）が増大し、圧縮応力を受けると抵抗値（抵抗率）が減少する特性を有しているので、ゲージ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３は抵抗値が増大し、ゲージ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４は抵抗値が減少することになる。したがって、図４に示した一対の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤ間に外部電源から一定の直流電圧を印加しておけば、図４に示した左側のブリッジ回路Ｂｘの出力端子Ｘ１，Ｘ２間の電位差がｘ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。同様に、ｙ軸方向の加速度がかかった場合には図４に示した中央のブリッジ回路Ｂｙの出力端子Ｙ１，Ｙ２間の電位差がｙ軸方向の加速度の大きさに応じて変化し、ｚ軸方向の加速度がかかった場合には図４に示した右側のブリッジ回路Ｂｚの出力端子Ｚ１，Ｚ２間の電位差がｚ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。しかして、上述のセンサ基板１は、各ブリッジ回路Ｂｘ〜Ｂｚそれぞれの出力電圧の変化を検出することにより、当該センサ基板１に作用したｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの加速度を検出することができる。本実施形態では、重り部１２と各撓み部１３とで可動部を構成している。

ところで、センサ基板１は、上述の３つのブリッジ回路Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚに共通の２個の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤと、ブリッジ回路Ｂｘの２個の出力端子Ｘ１，Ｘ２と、ブリッジ回路Ｂｙの２個の出力端子Ｙ１，Ｙ２（図４参照）と、ブリッジ回路Ｂｚの２個の出力端子Ｚ１，Ｚ２（図４参照）と、４個の可動電極１５それぞれに金属材料からなる配線１７を介して電気的に接続された４個の通電用端子とを備えており、これらの各入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤおよび各出力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２および各通電用端子が、上記一表面側（つまり、第１のカバー基板２側）に第１の接続用接合金属層１９として設けられており、第１のカバー基板２に形成された通電用の貫通孔配線２４と電気的に接続されている。すなわち、センサ基板１には、１２個の第１の接続用接合金属層１９が形成され、第１のカバー基板２には、各第１の接続用接合金属層１９と接続される貫通孔配線２４が１２箇所に形成されている。なお、１２個の第１の接続用接合金属層１９は、外周形状が矩形状（本実施形態では、正方形状）であり、フレーム部１１の周方向に離間して配置されている。

また、センサ基板１のフレーム部１１上には、フレーム部１１よりも開口面積が大きな枠状（矩形枠状）の第１の封止用接合金属層１８が形成されており、上述の１２個の第１の接続用接合金属層１９は、フレーム部１１において第１の封止用接合金属層１８よりも内側に配置されている。要するに、センサ基板１は、第１の封止用接合金属層１８の幅寸法をフレーム部１１の幅寸法に比べて小さく設定し、第１の封止用接合金属層１８と各接続用接合金属層１９とを同一平面上に形成してある。

ここにおいて、センサ基板１は、上記一表面側において上記シリコン層１０ｃ上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなる絶縁膜１６が形成されており、第１の接続用接合金属層１９および第１の封止用接合金属層１８および上記金属配線は絶縁膜１６上に形成されている。

また、第１の封止用接合金属層１８および第１の接続用接合金属層１９は、接合用のＡｕ膜と絶縁膜１６との間に密着性改善用のＴｉ膜を介在させてある。言い換えれば、第１の封止用接合金属層１８および第１の接続用接合金属層１９は、絶縁膜１６上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。要するに、第１の接続用接合金属層１９と第１の封止用接合金属層１８とは同一の金属材料により形成されているので、第１の接続用接合金属層１９と第１の封止用接合金属層１８とを同時に形成することができるとともに、第１の接続用接合金属層１９と第１の封止用接合金属層１８とを略同じ厚さに形成することができる。なお、第１の封止用接合金属層１８および第１の接続用接合金属層１９は、Ｔｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ａｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあり、金属配線の膜厚は１μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、本実施形態では、各Ａｕ膜と絶縁膜１６との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。

上述の各ゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４および上記各拡散層配線は、上記シリコン層１０ｃにおけるそれぞれの形成部位に適宜濃度のｐ形不純物をドーピングすることにより形成されており、上記金属配線は、絶縁膜１６上にスパッタ法や蒸着法などにより成膜した金属膜（例えば、Ａｌ膜、Ａｌ合金膜など）をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることにより形成されており、上記金属配線は絶縁膜１６に設けたコンタクトホールを通して拡散層配線と電気的に接続されている。また、上述の各可動電極１５は、重り部１２の各付随部１２ｂ上にスパッタ法や蒸着法などにより成膜した金属膜をリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることにより形成されている。なお、各可動電極１５に接続された配線１７は、付随部１２ｂ上と絶縁膜１６上とに跨って形成されている。また、第１の接続用接合金属層１９と上記金属配線とは、第１の接続用接合金属層１９における上記金属配線との接続部位が、第１のカバー基板２におけるセンサ基板１との対向面に形成された後述の変位空間形成用凹部２１内に位置する形で電気的に接続されている。ここにおいて、本実施形態では、第１のカバー基板２における変位空間形成用凹部２１が、センサ基板１の第１の接続用接合金属層における上記金属配線との接続部位が配置される凹所を兼ねている。

第１のカバー基板２は、図１に示すように、センサ基板１側（図１（ｂ）における下面側）の表面に、センサ基板１の重り部１２と各撓み部１３とで構成される可動部の変位空間を確保する上述の変位空間形成用凹部２１が形成されるとともに、変位空間形成用凹部２１の周部に厚み方向に貫通する複数（本実施形態では、１２個）の貫通孔２２が形成されており、厚み方向の両面および貫通孔２２の内面とに跨って熱絶縁膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜２３が形成され、貫通孔配線２４と貫通孔２２の内面との間に絶縁膜２３の一部が介在している。ここにおいて、変位空間形成用凹部２１は、リソグラフィ技術およびエッチング技術などのマイクロマシニング技術を利用して形成してある。また、第１のカバー基板２の１２個の貫通孔配線２４は、当該第１のカバー基板２の周方向に離間して形成されている。また、貫通孔配線２４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。

また、第１のカバー基板２は、センサ基板１側の表面において変位空間形成用凹部２１の周部に、各貫通孔配線２４それぞれと電気的に接続された複数個（本実施形態では、１２個）の第２の接続用接合金属層２９が形成されている。第１のカバー基板２は、センサ基板１側の表面の周部には、全周に亘って枠状（矩形枠状）の第２の封止用接合金属層２８が形成されており、上述の１２個の第２の接続用接合金属層２９は、外周形状が細長の長方形状であり、第２の封止用接合金属層２８よりも内側に配置されている。ここにおいて、第２の接続用接合金属層２９は、長手方向の一端部が貫通孔配線２４と接合されており、他端側の部位がセンサ基板１の上記金属配線よりも外側でセンサ基板１の第１の接続用接合金属層１９と接合されて電気的に接続されるように配置してある。要するに、カバー基板２の周方向において貫通孔配線２４と当該貫通孔配線２４に対応する第１の接続用接合金属層１９との位置をずらしてあり、第２の接続用接合金属層２９を、長手方向が第２の封止用接合金属層２８の周方向に一致し且つ貫通孔配線２４と第１の接続用接合金属層１９とに跨る形で配置してある。

また、第２の封止用接合金属層２８および第２の接続用接合金属層２９は、接合用のＡｕ膜と絶縁膜２３との間に密着性改善用のＴｉ膜を介在させてある。言い換えれば、第２の封止用接合金属層２８および第２の接続用接合金属層２９は、絶縁膜２３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。要するに、第２の接続用接合金属層２９と第２の封止用接合金属層２８とは同一の金属材料により形成されているので、第２の接続用接合金属層２９と第２の封止用接合金属層２８とを同時に形成することができるとともに、第２の接続用接合金属層２９と第２の封止用接合金属層２８とを略同じ厚さに形成することができる。なお、第２の封止用接合金属層２８および第２の接続用接合金属層２９は、Ｔｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ａｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、本実施形態では、各Ａｕ膜と絶縁膜２３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。

また、第１のカバー基板２におけるセンサ基板１側とは反対側の表面には、各貫通孔配線２４それぞれと電気的に接続された複数の外部接続用電極２５が形成されている。なお、各外部接続用電極２５の外周形状は矩形状となっている。

これに対して、第２のカバー基板３は、図１（ｂ）および図５に示すように、センサ基板１との対向面に、重り部１２の変位空間を形成する所定深さ（例えば、５μｍ〜１０μｍ程度）の凹部３１を形成してある。ここにおいて、凹部３１は、リソグラフィ技術およびエッチング技術などのマイクロマシニング技術を利用して形成してある。なお、本実施形態では、カバー基板３におけるセンサ基板１との対向面に、重り部１２の変位空間を形成する凹部３１を形成してあるが、重り部１２のコア部１２ａおよび各付随部１２ｂのうち支持基板１０ａを利用して形成されている部分の厚さを、フレーム部１１において支持基板１０ａを利用して形成されている部分の厚さに比べて、センサ基板１の厚み方向への重り部１２の許容変位量分だけ薄くするようにすれば、カバー基板３に凹部３１を形成しなくても、センサ基板１の上記他表面側には上記他表面に交差する方向への重り部１２の変位を可能とする隙間が重り部１２とカバー基板３との間に形成される。

ところで、本実施形態の加速度センサは、センサ基板１の上記一表面側に接合された第１のカバー基板２と、センサ基板１の上記他表面側に接合された第２のカバー基板３と、センサ基板１のフレーム部１１とで、センサ基板１の厚み方向への可動部の変位空間を有するパッケージを構成しており、重り部１２と各撓み部１３とからなる可動部を静電気力により強制的に動かす動作確認用の駆動手段として、センサ基板１の上記一表面側において可動部に設けられた可動電極１５と第１のカバー基板２に設けられ可動電極１５に対向した固定電極２６との対を複数有し、可動電極１５と固定電極２６との対ごとに独立して動作確認用の駆動電圧を印加可能としてある。すなわち、第１のカバー基板２の中央部には、厚み方向に貫通する複数（本実施形態では、４個）の貫通孔２２が形成されており、各貫通孔２２の内側に絶縁膜２３の一部が介在する形で固定電極２６への通電用の貫通孔配線２４が形成されている。なお、各固定電極２６は、第１のカバー基板２における変位空間形成用凹部２１の内底面に形成されている。

また、上述の加速度センサにおけるセンサ基板１と第１のカバー基板２とは、第１の封止用接合金属層１８と第２の封止用接合金属層２８とが接合される（第１のカバー基板２はセンサ基板１のフレーム部１１の全周に亘って周部が封着される）とともに、第１の接続用接合金属層１９と第２の接続用接合金属層２９とが接合されて電気的に接続され、センサ基板１と第２のカバー基板３とは、互いの対向面の周部同士が接合されている（第２のカバー基板３はセンサ基板１のフレーム部１１の全周に亘って周部が封着されている）。また、本実施形態の加速度センサは、上述のＳＯＩウェハにセンサ基板１を複数形成したセンサウェハと、上述の第１のシリコンウェハに第１のカバー基板２を複数形成した第１のパッケージウェハと、上述の第２のシリコンウェハに第２のカバー基板３を複数形成した第２のパッケージウェハとをウェハレベルで接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、センサ基板１のサイズにダイシング工程により分割されている。したがって、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とがセンサ基板１と同じ外形サイズとなり、小型のチップサイズパッケージを実現できるとともに、製造が容易になる。

ここにおいて、本実施形態では、センサウェハと第１のパッケージウェハおよび第２のパッケージウェハとの接合方法として、センサ基板１の残留応力を少なくするためにより低温での直接接合が可能な常温接合法を採用している。常温接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する。本実施形態では、上述の常温接合法により、常温下で適宜の荷重を印加して、第１の封止用接合金属層１８と第２の封止用接合金属層２８とを直接接合するのと同時に、第１の接続用接合金属層１９と第２の接続用接合金属層２９とを直接接合しており、また、上述の常温接合法により、常温下でセンサ基板１のフレーム部１１と第２のカバー基板３の周部とを直接接合している。

しかして、本実施形態におけるウェハレベルパッケージ１００では、センサウェハと第１のパッケージウェハとの封止用接合金属層１８，２８同士および接続用接合金属層１９，２９同士が直接接合され、センサウェハと第２のパッケージウェハとが常温接合法のような低温プロセスで直接接合されており、センサウェハと第１のパッケージウェハおよび第２のパッケージウェハとを半田リフローのような熱処理を必要とする方法により接合する場合に比べて、ゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４が熱応力の影響を受けにくくなるという利点があり、また、プロセス温度の低温化を図れるとともに、製造プロセスの簡略化を図れるという利点がある。また、センサウェハがＳＯＩウェハを用いて形成され、第１のパッケージウェハおよび第２のパッケージウェハがそれぞれシリコンウェハを用いて形成されているので、センサ基板１と各カバー基板２，３との線膨張率差に起因して各撓み部１３に発生する応力を低減でき、線膨張率差に起因した応力が上記ブリッジ回路Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚの出力信号に与える影響を低減できるから、センサ特性の温度依存性を小さくすることが可能となる。なお、本実施形態では、センサ基板１がＳＯＩウェハを加工して形成してあるが、ＳＯＩウェハに限らず、例えば、シリコンウェハを加工して形成してもよい。

以上説明した本実施形態の加速度センサでは、複数のゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４が可動部に設けられ複数方向の加速度をそれぞれ検出可能なセンサ基板１における可動部を静電気力により強制的に動かす動作確認用の駆動手段が、センサ基板１の上記一表面側において可動部に設けられた可動電極１５とパッケージに設けられ可動電極１５に対向した固定電極２６との対を複数有し、可動電極１５と固定電極２６との対ごとに独立して動作確認用の駆動電圧を印加可能としてあるので、動作確認用の駆動電圧を印加する可動電極１５と固定電極２６との対を適宜選択することにより、可動部の変形状態を変える（ｘ軸方向のみ加速度が作用したときの可動部の変形状態、ｙ軸方向のみ加速度が作用したときの可動部の変形状態、ｚ軸方向のみ加速度が作用したときの可動部の変形状態などを再現する）ことが可能となり、各ブリッジ回路Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚそれぞれの出力を対応する外部接続用電極２５，２５の対を通して確認することにより、対象機器に組み込んだ後の出荷前の状態でも加速度を検出可能な複数方向それぞれについて適正なセンサ特性が得られるか否の動作確認を容易に行うことが可能になる。

ここで、説明を簡単にするために、４個の可動電極１５について、図１（ａ）における左上の可動電極１５の符号を１５ａ、右上の可動電極１５の符号を１５ｂ、左下の可動電極１５の符号を１５ｃ、右下の可動電極１５の符号を１５ｄとし、各可動電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄそれぞれに対向する固定電極２６の符号を２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄとして説明する。

本実施形態の加速度センサでは、例えば、可動電極１５ｂ・固定電極２６ｂ間と可動電極１５ｄ・固定電極２６ｄ間とに同じ電圧値の駆動電圧を同時に印加するか、あるいは、可動電極１５ａ・固定電極２６ａ間と可動電極１５ｃ・固定電極２６ｃ間とに同じ電圧値の駆動電圧を同時に印加すると、ブリッジ回路Ｂｘの出力電圧が変化する。また、可動電極１５ｄ・固定電極２６ｄ間と可動電極１５ｃ・固定電極２６ｃ間とに同じ電圧値の駆動電圧を同時に印加するか、あるいは、可動電極１５ａ・固定電極２６ａ間と可動電極１５ｂ・固定電極２６ｂ間とに同じ電圧値の駆動電圧を同時に印加すると、ブリッジ回路Ｂｙの出力電圧が変化する。また、全ての可動電極１５ａ〜１５ｄと全ての固定電極２６ａ〜２５ｄとの対に同じ電圧値の駆動電圧を同時に印加すると、ブリッジ回路Ｂｚの出力電圧が変化する。したがって、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの動作を確認することができる。また、上述の駆動電圧の電圧値を変化させることにより、付随部１２ｂの変位量を制御することができるが、付随部１２ｂの変位量は加速度が作用したときの加速度の大きさに依存するから、上記電圧値を変化させることによって、付随部１２ｂの変位量（つまり、加速度）と出力電圧との関係を検査することができ、センサ特性が適正であるか否かをより詳細に確認することができる。ここにおいて、センサ基板１と第１のカバー基板２とはそれぞれマイクロマシニング技術を利用して形成されており、可動電極１５と固定電極２６との間隔を精度良く制御することができるとともに短くすることができ、重り部１２を強制的に動かすための駆動電圧の低電圧化を図れるとともに、駆動電圧に応じた変位量のばらつきを小さくすることができる。また、上述のようにセンサ基板１と第１のカバー基板２とを常温接合法により接合しており、センサ基板１の残留応力を低減できるので、可動電極１５と固定電極２６との間の距離の高精度化を図れ、駆動電圧の電圧値に比例した出力電圧を得ることが可能となる。

なお、上述の実施形態では、センサ基板１において各可動電極１５それぞれを互いに異なる第１の接続用接合金属層１９に接続してあるが、上述の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤのいずれか一方に対応する第１の接続用接合金属層１９に共通接続するようにしてもよいし、あるいは、各可動電極１５をフローティング電極としてもよい。

（実施形態２）
以下、本実施形態の加速度センサについて図６および図７を参照しながら説明する。

本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、センサ基板１に、ゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４と協働する集積回路４が形成されている点などが実施形態１と相違する。ここにおいて、集積回路４は、ＣＭＯＳを用いた集積回路（ＣＭＯＳ ＩＣ）であり、実施形態１にて説明したブリッジ回路Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚの出力信号に対して増幅、オフセット調整、温度補償などの信号処理を行って出力する信号処理回路や、信号処理回路において用いるデータを格納したＥＥＰＲＯＭなどが集積化されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態におけるセンサ基板１は、実施形態１にて説明したフレーム部１１の一部、重り部１２、各撓み部１３、ゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４などが形成されたセンサ領域部Ｅ１と、上述の集積回路４が形成されたＩＣ領域部Ｅ２と、実施形態１にて説明した第１の封止用接合金属層１８、第１の接続用接合金属層１９などが形成された接合領域部Ｅ３とを備え、平面視において中央部に位置するセンサ領域部Ｅ１をＩＣ領域部Ｅ２が囲み、ＩＣ領域部Ｅ２を接合領域部Ｅ３が囲むように各領域部Ｅ１〜Ｅ３のレイアウトが設計されている。ここで、本実施形態では、実施形態１におけるセンサ基板１のフレーム部１１の外形寸法を大きくしてあり（言い換えれば、フレーム部１１の幅寸法を大きくしてあり）、フレーム部１１に集積回路４を形成してある。なお、センサ基板１は、実施形態１と同様にＳＯＩウェハを用いて形成されており、ＩＣ領域部Ｅ２では、多層配線技術を利用してセンサ基板１における当該ＩＣ領域部Ｅ２の占有面積の縮小化を図っている。

また、本実施形態では、実施形態１と同様に、第１のシリコンウェハを用いて形成された第１のカバー基板２および第２のシリコンウェハを用いて形成された第２のカバー基板３がセンサ基板１と同じ外形寸法に形成されており、本実施形態における第１のカバー基板２は、実施形態１にて説明した変位空間形成用凹部２１の開口面の投影領域内にセンサ領域部Ｅ１およびＩＣ領域部Ｅ２が収まるように変位空間形成用凹部２１の開口面積を実施形態１に比べて大きくしてあり、ＩＣ領域部Ｅ２の多層構造部が変位空間形成用凹部２１内に配置されるようになっている。

以上説明した本実施形態の加速度センサでは、実施形態１の加速度センサと、実施形態１の加速度センサのゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４と協働する集積回路を形成したＩＣチップとを１つのパッケージに収納したセンサモジュールに比べて小型化および低コスト化を図れ、また、ゲージ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１〜Ｒｚ４と集積回路４との間の配線長を短くすることができ、センサ性能の向上を図れる。

ところで、上述の集積回路４に、駆動電圧を印加させる可動電極１５と固定電極２６との対を選択して適宜の駆動電圧を印加させる制御回路を集積化してもよく、当該制御回路を集積化しておくことにより、動作確認を行うにあたっては制御回路によって、駆動電圧を印加させる可動電極１５と固定電極２６との対が選択され適宜駆動電圧が印加されることとなるので、動作確認を容易に行うことが可能となる。ここで、制御回路により可動電極１５と固定電極２６との対を選択して駆動電圧を印加させたときのブリッジ回路Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚの出力電圧を信号処理回路で信号処理して得られた出力値がＥＥＰＲＯＭに予め記憶させた適正値の範囲内にあるか否かで正常に動作しているか否かを自己診断することが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図８に示すように、第１のカバー基板２における固定電極２６が４個の可動電極１５に対して１個だけ設けられている点が相違する。要するに、本実施形態では、実施形態１にて説明した駆動手段が、４個の可動電極１５に対して１個の固定電極２６を共用している点が相違し、実施形態１に比べて外部接続用電極２５の数が少なくなっている。他の構成は実施形態１と同じなので説明を省略する。なお、実施形態２の加速度センサにおいて、本実施形態の技術思想を適用してもよい。

（実施形態４）
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図９に示すように、重り部１２の各付随部１２ｂそれぞれにおける第２のカバー基板３側に可動電極１５が設けられ、各可動電極１５に対向する４個の固定電極２６が第２のカバー基板３における凹部３１の内底面に形成され、第２のカバー基板３におけるセンサ基板１側とは反対の表面側に、当該第２のカバー基板３の厚み方向に貫設した貫通孔配線２４を介して固定電極２６と電気的に接続された４個の外部接続用電極２５が設けられている点が相違する。他の構成は実施形態１と同じなので説明を省略する。なお、実施形態２の加速度センサにおいて、本実施形態の技術思想を適用してもよい。

（実施形態５）
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１０に示すように、第１のカバー基板２における変位空間形成用凹部２１の内底面に、可動電極１５と固定電極２６との接触を防止するストッパ５を突設してある点が相違する。なお、他の構成は実施形態１と同じなので説明を省略する。

しかして、本実施形態の加速度センサでは、重り部１２を静電気力により強制的に動かした際に可動電極１５と固定電極２６とが付着するスティッキング現象の発生を防止することができる。

なお、本実施形態では、可動電極１５と固定電極２６との接触を防止するストッパ５をパッケージに設けてあるが、ストッパ５はパッケージに限らずセンサ基板１に設けてもよく、パッケージとセンサ基板１との少なくとも一方に設ければ、重り部１２を静電気力により強制的に動かした際に可動電極１５と固定電極２６とが付着するスティキング現象の発生を防止することができる。また、他の実施形態の加速度センサにおいて、本実施形態の技術思想を適用してもよい。

（実施形態６）
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態３と略同じであり、図１１に示すように、センサ基板１がバンプ９を介して第１のカバー基板２にフリップチップ実装されており、第１のカバー基板２と、第１のカバー基板２におけるセンサ基板１の実装面側においてセンサ基板１を囲む形で第１のカバー基板２に接合された第２のカバー基板３とでパッケージが構成されている点などが相違する。なお、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の加速度センサでは、実施形態１にて説明したセンサ基板１の第１の接続用接合金属層１９をセンサ基板１のパッドとして、各パッド１９と実施形態１にて説明した第１のカバー基板２の第２の接続用接合金属層２９とをバンプ９を介して電気的および機械的に接続してある。また、第２のカバー基板３は、実施形態１と同様に、第２のシリコンウェハを用いて形成されているが、本実施形態における第２のカバー基板３には、第１のカバー基板２との対向面に、センサ基板１を収納する収納凹所３２が形成されており、第１のカバー基板２と第２のカバー基板３との周部同士が全周に亘って接合されている。なお、本実施形態では、バンプ９の突出高さにより可動電極１５と固定電極２６との間隔を制御することができるので、第１のカバー基板２には、実施形態１にて説明した変位空間形成用凹部２１（図１（ｂ）参照）は形成されていない。

しかして、本実施形態の加速度センサでは、バンプ９の突出高さを制御することで固定電極２６と可動電極１５との間隔を精度良く制御することができるとともに短くすることができ、重り部１２を静電気力により強制的に動かすための駆動電圧の低電圧化を図れるとともに、駆動電圧に応じた変位量のばらつきを小さくすることができる。なお、センサ基板１として実施形態２におけるセンサ基板１を用いてもよい。

（実施形態７）
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態３と略同じであり、図１２に示すように、センサ基板１が一表面側に実装された金属製のベース基板（ステム）６と、ベース基板６の上記一表面側においてセンサ基板１を囲む形でベース基板６の上記一表面側に接合された金属製のキャップ７とでパッケージが構成され、キャップ７における重り部１２との対向部位に固定電極２６を設けてある点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、実施形態１にて説明したセンサ基板１の第１の接続用接合金属層１９をセンサ基板１のパッドとして利用しており、ベース基板６には、センサ基板１の各パッド１９とボンディングワイヤ６１，６１を介して電気的に接続される複数本の端子ピン６９が挿通される複数の端子用孔６６が厚み方向に貫設されており、端子ピン６９が端子用孔６６に挿通された形で絶縁性を有する封着用のガラスからなる封止部６７により封着されている。また、センサ基板１は、ベース基板６と重り部１２との間に重り部１２の変位空間を確保するために、重り部１２において支持基板１０ａにより形成される部分の厚みを、フレーム部１１において支持基板１０ａにより形成される部分の厚みよりも薄くしてある。

しかして、本実施形態の加速度センサでは、金属製のキャップ７が固定電極２６への通電路の一部を構成することとなるので、固定電極２６に通電するための配線をキャップ７に形成する必要がなく、製造プロセスの簡略化を図れるとともに信頼性を高めることができる。なお、センサ基板１として実施形態２におけるセンサ基板１を用いてもよい。

（実施形態８）
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態７と略同じであり、図１３に示すように、キャップ７における重り部１２との対向部位を重り部１２側へ突出させ固定電極２６に兼用している点が相違する。なお、他の構成は実施形態７と同じなので説明を省略する。

しかして、本実施形態の加速度センサでは、金属製のキャップ７の一部を固定電極２６に兼用しているので、製造時に、キャップ７における重り部１２との対向部位に別途に固定電極２６を形成する工程（例えば、固定電極２６を貼り付ける工程、成膜技術などを利用して固定電極２６を形成する工程）が不要となる。なお、センサ基板１として実施形態２におけるセンサ基板１を用いてもよい。

ところで、上記各実施形態では、センサ基板１の重り部１２における各付随部１２ｂがコア部１２ａよりも薄く形成されているが、各付随部１２ｂとコア部１２ａとの厚みを揃え、センサ基板１の上記一表面側における各付随部１２ｂの表面とコア部１２ａの表面とを面一としてもよい。また、上記各実施形態では、重り部１２に可動電極１５を設けているが、可動電極１５は重り部１２に限らず撓み部１３に設けるようにしてもよい。

実施形態１の加速度センサを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。 同上を示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は他の要部断面図である。 同上におけるセンサ基板を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。 同上におけるセンサ基板の回路図である。 同上における第２のカバー基板を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。 実施形態２の加速度センサを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。 同上におけるセンサ基板を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。 実施形態３の加速度センサを示す概略断面図である。 実施形態４の加速度センサを示す概略断面図である。 実施形態５の加速度センサを示す概略断面図である。 実施形態６の加速度センサを示す概略断面図である。 実施形態７の加速度センサを示す概略断面図である。 実施形態８の加速度センサを示す概略断面図である。

符号の説明

１ センサ基板
２ 第１のカバー基板
３ 第２のカバー基板
４ 集積回路
５ ストッパ
６ ベース基板
７ キャップ
９ バンプ
１１ フレーム部
１２ 重り部
１２ａ コア部
１２ｂ 付随部
１３ 撓み部
１５ 可動電極
２４ 貫通孔配線
２５ 外部接続用電極
２６ 固定電極
Ｒｘ１〜Ｒｘ４ ゲージ抵抗
Ｒｙ１〜Ｒｙ４ ゲージ抵抗
Ｒｚ１〜Ｒｚ４ ゲージ抵抗

Claims (8)

1. 半導体基板を用いて形成され加速度の作用により可動部に生じる応力を検出する複数のゲージ抵抗が可動部に設けられ複数方向の加速度をそれぞれ検出可能なセンサ基板と、センサ基板の厚み方向への可動部の変位空間を有するパッケージとを備えた加速度センサであって、可動部を静電気力により強制的に動かす動作確認用の駆動手段を備え、当該駆動手段は、センサ基板の一表面側において可動部に設けられた可動電極とパッケージに設けられ可動電極に対向した固定電極との対を複数有し、可動電極と固定電極との対ごとに動作確認用の駆動電圧を印加可能としてあることを特徴とする加速度センサ。
2. 前記センサ基板は、重り部を囲むフレーム部を有し重り部が十字状に配置された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持されてなり、前記可動部が、重り部と各撓み部とで構成され、互いに直交する３方向それぞれの加速度を検出可能とするように前記ゲージ抵抗が配置されてなり、重り部が、各撓み部の一端部が連結されたコア部と、コア部と一体に形成され平面視においてコア部とフレーム部とフレーム部の周方向において隣り合う各一対の撓み部の間の空間にそれぞれ配置された４つの付随部とを有し、各付随部それぞれに前記可動電極が設けられてなることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
3. 前記パッケージは、前記センサ基板の前記一表面側に接合された第１のカバー基板と、前記センサ基板の前記他表面側に接合された第２のカバー基板と、前記センサ基板の前記フレーム部とで構成されてなり、第１のカバー基板が半導体基板を用いて形成され、第１のカバー基板に前記固定電極が形成されるとともに通電用の貫通孔配線が形成されてなることを特徴とする請求項２記載の加速度センサ。
4. 前記パッケージは、前記センサ基板がバンプを介してフリップチップ実装された第１のカバー基板と、第１のカバー基板における前記センサ基板の実装面側において前記センサ基板を囲む形で第１のカバー基板に接合された第２のカバー基板とで構成されてなり、第１のカバー基板および第２のカバー基板それぞれが半導体基板を用いて形成され、第１のカバー基板に前記固定電極が形成されるとともに通電用の貫通孔配線が形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の加速度センサ。
5. 前記パッケージは、前記センサ基板が一表面側に実装されたベース基板と、ベース基板の前記一表面側において前記センサ基板を囲む形でベース基板の前記一表面側に接合された金属製のキャップとで構成され、当該キャップにおける前記重り部との対向部位に前記固定電極を設けてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の加速度センサ。
6. 前記パッケージは、前記センサ基板が一表面側に実装されたベース基板と、ベース基板の前記一表面側において前記センサ基板を囲む形でベース基板の前記一表面側に接合された金属製のキャップとで構成され、当該キャップにおける前記重り部との対向部位を前記重り部側へ突出させ前記固定電極に兼用してなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の加速度センサ。
7. 前記センサ基板と前記パッケージとの少なくとも一方に、前記可動電極と前記固定電極との接触を防止するストッパが設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の加速度センサ。
8. 前記センサ基板は、前記駆動電圧を印加させる前記可動電極と前記固定電極との対を選択する制御回路が集積化されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の加速度センサ。
   

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