JPH0843436A

JPH0843436A - 加速度センサ

Info

Publication number: JPH0843436A
Application number: JP20137994A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Konaka; 義宏小中; Yasuhiro Negoro; 泰宏根来
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1994-08-03
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】固定電極と可動電極とが接触するのを防止し
て質量部を変位可能な状態に維持することにより、加速
度センサの信頼性を向上させる。【構成】ガラス基板４２上に低抵抗のシリコンからな
る各固定部４３，可動部４４を設け、各固定部４３に固
定電極４３Ａを一体形成すると共に、可動部４４を支持
部４５，梁４６，質量部４７および可動電極４７Ａ，４
７Ａから大略構成する。また、支持部４５には、梁４６
の変位方向両側に位置するように配置された抑止部４８
Ａ，４８Ａからなるストッパ４８を設け、梁４６が質量
部４７の変位に伴って変位したときに、梁４６をストッ
パ４８に接触させることにより、梁４６，質量部４７の
変位を抑制し、可動電極４７Ａが固定電極４３Ａに接触
するのを防止する。さらに、ストッパ４８と可動部４４
（梁４６）を同電位であるから、ストッパ４８が梁４６
と接触したまま固着するのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両等の加速度
を検出するのに好適に用いられる加速度センサに関し、
特に、シリコン材料をエッチング処理することにより形
成される半導体式の加速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両等の加速度や回転方向を検
出するのに用いられる加速度センサは、絶縁基板上に固
定電極と、該固定電極に対向するように配設された可動
電極とを有し、加速度が加えられたときにこの可動電極
と固定電極との間隔が加速度に応じて変化するのを静電
容量の変化として検出するものである。

【０００３】ここで、第１の従来技術として図１６ない
し図２３に示すような加速度センサについて説明する。

【０００４】図において、１は従来技術による加速度セ
ンサを示し、該加速度センサ１は凹部２Ａが形成された
絶縁基板としてのガラス基板２と、該ガラス基板２上で
凹部２Ａを挟むように設けられた一対の固定部３，３
と、該各固定部３間に設けられた可動部４とから大略構
成されている。

【０００５】ここで、前記各固定部３、可動部４は後述
する単一の低抵抗（０．０１〜０．０２Ωｃｍ）なシリ
コンウェハ１１からエッチング加工により分離して形成
されるため、それぞれが導電性を有している。そして、
凹部２Ａを挟んだ一対の固定部３の対向端面は固定電極
３Ａとなっている。

【０００６】また、前記可動部４は基端側にガラス基板
２上に固着されて固定端となる支持部５が形成され、該
支持部５の先端側には梁６と、該梁６を介して変位可能
な自由端となる質量部７とが形成されている。ここで、
前記可動部４も固定部３と同一のシリコンウェハ１１か
ら形成されるために導電性を有しており、質量部７は各
固定電極３Ａと対向する両側端面が可動電極７Ａ，７Ａ
となっている。そして、このように形成される質量部７
は、前記ガラス基板２の凹部２Ａの上側に位置し、各固
定部３間で矢示Ａ方向に変位可能な状態で支持部５と梁
６によって支持されている。

【０００７】さらに、８，８，…はガラス基板２上に位
置して固定部３，３、可動部４の支持部５に電気的に接
続された電極パッドを示し、該各電極パッド８は各固定
部３、可動部４を外部の信号処理回路（図示せず）に接
続するためのものである。

【０００８】次に、従来技術による加速度センサ１の製
造方法について図１９ないし図２３に基づいて説明す
る。

【０００９】まず、図１９に示すマスク膜形成工程で
は、シリコン板としてのシリコンウェハ１１の両側面に
減圧ＣＶＤ法等によってマスク膜としてのＳｉＮ膜１２
を形成する。さらに、シリコンウェハ１１の上側面に形
成したＳｉＮ膜１２をフォトリソ技術によってパターニ
ングし、次工程で溝１３を形成する部位のＳｉＮ膜１２
を除去する。

【００１０】ここで、前記シリコンウェハ１１は、低抵
抗（０．０１〜０．０２Ωｃｍ）であり、上側面，下側
面が（１１０）面の単結晶シリコンからなり、通常、直
径が７．５〜１５．５ｃｍ程度で、厚さが３００μｍ程
度のものを用いる。そして、加速度センサ１を製造する
ときには、１枚のシリコンウェハ上に複数個の加速度セ
ンサ１を形成するようにする。しかし、図１９では説明
の便宜上、単一の加速度センサ１を製造する場合を示し
ている。

【００１１】次に、図２０に示す第１のエッチング工程
では、シリコンウェハ１１にアルカリ系のエッチング液
（ＫＯＨ水溶液，ＴＭＡＨ，ビドラジンまたはＥＤＰ
等）を用いてウエットエッチングを施し、溝１３，１
３，…を形成する。

【００１２】次に、図２１に示すマスク膜除去工程で
は、シリコンウェハ１１の両側面に形成されたＳｉＮ膜
１２をりん酸を用いたウエットエッチングまたはＲＩＥ
（リアクティブイオンエッチング）により除去する。

【００１３】次に、図２２に示す接合工程では、シリコ
ンウェハ１１を上，下を反転させ、ガラス基板１４上に
陽極接合法により接合する。ここで、前記ガラス基板１
４の上側面には、凹部１４Ａ，電極パッド１５，１５等
を形成しておく。

【００１４】次に、図２３に示す第２のエッチング工程
では、シリコンウェハ１１の厚みを薄くするように、該
シリコンウェハ１１の上側面からＲＩＥ（リアクティブ
イオンエッチング）またはウエットエッチングを施し、
前記各溝１３が貫通するまでエッチングする。即ち、図
２２中の矢示ｄで示した厚み分だけ、シリコンウェハ１
１を除去することにより、加速度センサ１の各固定部３
および可動部４となる部位を分離して形成する。

【００１５】最後に、図２３中のガラス基板１４の左右
両側を二点鎖線に沿うようにして、切断することによ
り、図１６ないし図１８に示す加速度センサ１が完成す
る。

【００１６】このようにして製造された加速度センサ１
は、外部から加速度が加わると、慣性力によって質量部
７が梁６を介して図１６ないし図１８に示す矢示Ａ方向
に変位し、該質量部７が左，右の固定部３，３に対して
近接または離間するので、このときの両電極間の間隔変
化を固定電極３Ａと可動電極７Ａ間の静電容量の変化と
して外部の信号処理回路に出力し、該信号処理回路では
この静電容量の変化に基づき加速度を検出する。

【００１７】次に、第２の従来技術として図２４に示す
ようなくし形電極を有する加速度センサについて説明す
る。

【００１８】図において、２１は加速度センサ、２２は
絶縁基板としてのガラス基板を示し、該ガラス基板２２
には矩形状の凹部２２Ａが形成され、該ガラス基板２２
上には低抵抗で単結晶のシリコン材料からなる後述の固
定部２３，２３と可動部２５が互いに分離して形成され
ている。

【００１９】２３，２３は一対の固定部を示し、該各固
定部２３は、前記ガラス基板２２の左，右に離間して配
設され、それぞれ対向する内側面には薄板状の電極板２
４Ａ，２４Ａ，…を有する固定電極としての固定側くし
状電極２４，２４が形成されている。

【００２０】２５は可動部を示し、該可動部２５は、前
記ガラス基板２２の前，後に離間してガラス基板２２に
固着された支持部２６，２６と、該各支持部２６の左，
右両端側から延びた梁２７，２７，…と、該各梁２７を
介して前記各支持部２６に支持され、前記各固定部２３
の間に配設された質量部２８と、該質量部２８から左，
右方向にそれぞれ突出形成された薄板状の電極板２９
Ａ，２９Ａ，…を有する可動電極としての可動側くし状
電極２９，２９とから構成され、前記各梁２７は質量部
２８を矢示Ｂ方向に変位可能に支持するように薄板状に
形成されている。そして、前記各可動側くし状電極２９
の各電極板２９Ａは各固定側くし状電極２４の各電極板
２４Ａと微小隙間を介して互いに対向するようになって
いる。

【００２１】３０，３０，…はガラス基板２上に配設さ
れた４個の電極パッドを示し、該各電極パッド３０は、
前記各固定部３の固定側くし状電極２４，可動部２５の
各可動側くし状電極２９を外部に設けられた信号処理回
路（図示せず）に電気的に接続するために設けられてい
る。

【００２２】以上の如く構成される第２の従来技術によ
る加速度センサ２１も前記第１の従来技術による加速度
センサ１とほぼ同様な製造方法によって製造される。ま
た、当該加速度センサ２１の動作についても前記第１の
従来技術による加速度センサ１とほぼ同様であり、加速
度が作用すると、慣性力によって質量部２８が各梁２７
を介して加速度検出方向である矢示Ｂ方向に変位し、各
可動側くし状電極２９の各電極板２９Ａが各固定側くし
状電極２４の各電極板２４Ａに近接または離間するの
で、各電極板２９Ａ，２４Ａ間の間隔変化を各電極板２
９Ａ，２４Ａ間の静電容量の変化として外部の信号処理
回路に出力し、該信号処理回路ではこの静電容量の変化
に基づき加速度を検出する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した第
１の従来技術では、加速度センサ１の固定部３側の固定
電極３Ａと、可動部４側の可動電極７Ａとの間には、所
定間隔の隙間が形成されており、その隙間間隔分だけ質
量部７の変位を許すようになっている。

【００２４】しかし、該加速度センサ１に大きな加速度
が作用して前記質量部７が大幅に変位し、前記可動電極
７Ａが固定電極３Ａに接触した場合に、前記固定電極３
Ａと可動電極７Ａとが両電極間の静電力で固着してしま
い、固定電極３Ａと可動電極７Ａとがショートしたまま
質量部７が変位不能になる場合がある。また、加速度セ
ンサ１に、このような大きな加速度が作用しない場合で
も、前記固定電極３Ａと可動電極７Ａとが静電力によっ
て引きつけ合って固着してしまい、その状態のまま質量
部７が変位不能になる場合がある。この結果、加速度の
検出を続行するのが不可能となるという問題がある。

【００２５】上述した問題は、第２の従来技術による加
速度センサ２１にもほぼ同様に生じる。即ち、加速度セ
ンサ２１の質量部２８が矢示Ｂ方向に大幅に変位したこ
とにより、可動側くし状電極２９の各電極板２９Ａと固
定側くし状電極２４に各電極板２４Ａとが静電力によっ
て固着してしまい、その状態のまま質量部２８が変位不
能となる場合がある。この結果、加速度の検出を続行す
るのが不可能となるという問題がある。

【００２６】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は可動部の質量部が変位すること
により可動電極が対向する固定電極に接触するのを確実
に防止でき、信頼性を向上できるようにした加速度セン
サを提供することを目的としている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、可動
部側には、前記質量部が変位したときに該可動部の梁ま
たは質量部と接触するのを許し、前記固定電極と可動電
極とが接触するのを防止するストッパを該可動部に一体
形成し、かつ前記ストッパは前記可動部と電気的に同電
位を保持する構成としたことにある。

【００２８】また、請求項２の発明が採用する構成の特
徴は、絶縁基板上に、前記質量部が変位したときに該可
動部の梁または質量部と接触するのを許し、前記固定電
極と可動電極とが接触するのを防止するストッパを設
け、かつ該ストッパは前記可動部と電気的に同電位を保
持する構成としたことにある。

【００２９】また、請求項３の発明の如く、前記ストッ
パを、前記可動部の質量部の変位方向両側にそれぞれ位
置するように設けられた一対の抑止部から構成し、該各
抑止部と質量部との隙間間隔を、前記質量部に設けられ
た可動電極と前記固定部に設けられた固定電極との間の
隙間間隔より小さい間隔とするのが好ましい。

【００３０】さらに、請求項４の発明の如く、前記スト
ッパを、前記可動部の梁の変位方向両側にそれぞれ位置
するように設けられた一対の抑止部から構成し、該各抑
止部と梁との隙間間隔を、前記質量部に設けられた可動
電極と前記固定部に設けられた固定電極との間の隙間間
隔より小さい間隔とするのが好ましい。

【００３１】

【作用】請求項１または２の構成によれば、質量部が変
位したとき、ストッパが可動部の梁または質量部と接触
することによって質量部の変位を抑制し、可動部に設け
られた可動電極が固定部に設けられた固定電極に接触す
るのを確実に防止することができる。また、前記ストッ
パは前記可動部と電気的に同電位であるから、前記質量
部とストッパとの間に静電力は発生せず、前記質量部が
ストッパに接触したままで固着するのを確実に防止する
ことができる。

【００３２】また、請求項３の構成によれば、ストッパ
を構成する各抑止部と質量部との隙間間隔は、前記可動
部（質量部）に設けられた可動電極と固定部に設けられ
た固定電極との間の隙間間隔より小さい間隔であるか
ら、前記質量部が変位したとき、該質量部をストッパの
抑止部に接触させることにより、該質量部の可動電極が
前記固定部の固定電極に対して常に離間した状態となる
ように保持することができ、該質量部の可動電極が前記
固定部の固定電極に接触するのを確実に防止することが
できる。

【００３３】さらに、請求項４の構成によれば、ストッ
パを構成する各抑止部と梁との隙間間隔は、前記可動部
（質量部）に設けられた可動電極と固定部に設けられた
固定電極との間の隙間間隔より小さい間隔であるから、
前記梁が質量部の変位に伴って変位したとき、該梁をス
トッパの抑止部に接触させることにより、該質量部の可
動電極が前記固定部の固定電極に対して常に離間した状
態となるように保持することができ、該質量部の可動電
極が前記固定部の固定電極に接触するのを確実に防止す
ることができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例による加速度センサに
ついて、図１ないし図１５に基づいて説明する。

【００３５】まず、本発明の第１の実施例を図１ないし
図３に基づいて説明する。

【００３６】図において、４１は本実施例による加速度
センサを示し、該加速度センサ４１は第１の従来技術に
よる加速度センサ１とほぼ同様に、凹部４２Ａを有する
絶縁基板としてのガラス基板４２と、該ガラス基板４２
上に設けられ、固定電極４３Ａを有する一対の固定部４
３，４３と後述する可動部４４とから大略構成されてい
る。

【００３７】４４は本実施例による可動部を示し、該可
動部４４は、支持部４５，梁４６および可動電極４７
Ａ，４７Ａを有する質量部４７から一体形成されてい
る。これらの構成については第１の従来技術で述べた可
動部４と同様であるが、本発明による可動部４４は、支
持部４５に後述のストッパ４８が一体形成されている点
で第１の従来技術による可動部４と相違する。

【００３８】４８は可動部４４の支持部４５に一体形成
されたストッパを示し、該ストッパ４８は、梁４６の左
右方向両側、即ち、梁４６が質量部４７の変位に伴って
変位する変位方向両側に位置するようにそれぞれ配設さ
れた一対の抑止部４８Ａ，４８Ａから構成されている。
そして、該各抑止部４８Ａは基端側が前記支持部４５に
一体形成され、先端側が支持部４５と質量部４７との間
のほぼ中間位置に到達する長さをもって、前記梁４６と
平行に前後方向に伸長している。

【００３９】また、該ストッパ４８の各抑止部４８Ａ先
端側には、突起４８Ａ1 ，４８Ａ1が梁４６側に向けて
突出するようにそれぞれ形成されている。そして、図３
に示すように、該突起４８Ａ1 の先端から該突起４８Ａ
1 に対向する梁４６の側面までの隙間間隔ｄ1 は、質量
部４７の可動電極４７Ａと固定部４３の固定電極４３Ａ
との間の隙間間隔ｄ0 より小さい間隔、即ち、ｄ1 ＜ｄ
0 となるように設定されている。これにより、該ストッ
パ４８は、質量部４７が変位したときに梁４６の側面が
該突起４８Ａ1 に接触するのを許し、質量部４７の可動
電極４７Ａが固定部４３の固定電極４３Ａに接触するの
を防止している。

【００４０】さらに、低抵抗なシリコンによってストッ
パ４８と支持部４５は一体形成されているため、可動部
４４に通電した場合に、該ストッパ４８は可動部４４を
構成する支持部４５，梁４６および質量部４７と電気的
に同電位に保持される。

【００４１】４９，４９，…はガラス基板４２上に配設
された電極パッドを示し、該各電極パッド４９は、前記
各固定部４３，可動部４４の支持部４５にそれぞれ電気
的に接続されている。

【００４２】本実施例による加速度センサ４１は上述の
ような構成を有するもので、その製造方法については、
図１９ないし図２３に示す第１の従来技術によるものと
ほぼ同様であり、ストッパ４８の形成も従来技術による
製造方法と同様の製造方法によって行う。即ち、図１９
に示すマスク膜形成工程において、シリコンウェハにス
トッパ４８となる部位を含んだＳｉＮ膜を形成し、以降
の各工程においてエッチング等の処理を施すことによ
り、各固定部４３，可動部４４の支持部４５，梁４６お
よび質量部４７の形成と同時に、ストッパ４８を一体形
成する。

【００４３】次に、本実施例による加速度センサ４１の
動作について説明するに、外部から加速度が作用する
と、慣性力によって質量部４７が左，右の固定部４３，
４３に対して近接または離間するように、図１中の矢示
Ａ方向に変位する。このとき、該質量部４７の可動電極
４７Ａと各固定部４３の固定電極４３Ａとの間の間隔変
化に伴って、固定電極４３Ａと可動電極４７Ａとの間の
静電容量が変化する。そして、この静電容量の変化を外
部の信号処理回路に出力し、該信号処理回路ではこの静
電容量の変化に基づき加速度を検出する。

【００４４】ここで、外部から大きな加速度が作用し、
質量部４７が大幅に矢示Ａ方向に変位した場合には、梁
４６も該質量部４７と共に大幅に変位するので、梁４６
の片側面がストッパ４８を構成する各抑止部４８Ａの突
起４８Ａ1 に接触する。これによって、梁４６および質
量部４７がそれ以上の変位しようとしても、前記ストッ
パ４８の抑止部４８Ａによって抑制されることとなる。

【００４５】さらに、抑止部４８Ａの突起４８Ａ1 先端
から梁４６の側面までの隙間間隔ｄ1 は、質量部４７の
可動電極４７Ａと固定部４３の固定電極４３Ａとの間の
隙間間隔ｄ0 より小さい間隔となるように設定されてい
るから、抑止部４８Ａの突起４８Ａ1 に梁４６の側面が
接触した状態では、可動電極４７Ａと固定電極４３Ａと
が離間した状態で保持される。即ち、梁４６および質量
部４７の変位がストッパ４８によって抑制されることに
より、可動電極４７Ａが固定電極４３Ａに接触するのを
確実に防止することができる。

【００４６】また、前記ストッパ４８は支持部４５と一
体形成されているから、該ストッパ４８は梁４６と電気
的に同電位に保持される。この結果、静電力によって前
記梁４６がストッパ４８に接触したまま固着するのを防
止することができ、梁４６および質量部４７を常に変位
可能な状態に維持することができる。

【００４７】かくして、本実施例によれば、梁４６の変
位方向両側にそれぞれ位置するように配設された抑止部
４８Ａ，４８Ａからなるストッパ４８を可動部４４の支
持部４５に一体形成し、質量部４７が変位したときに梁
４６の側面が抑止部４８Ａの突起４８Ａ1 に接触するの
を許し、質量部４７の可動電極４７Ａが固定部４３の固
定電極４３Ａに接触するのを防止する構成としたから、
前記質量部４７が大幅に変位しても、該質量部４７の可
動電極４７Ａが固定部４３の固定電極４３Ａに接触し、
両電極が静電力による吸引力によって互いに引きつけ合
って固着するのを確実に防止でき、質量部４７が変位不
能となって加速度検出が続行不可能になるのを確実に防
止できる。

【００４８】特に、本実施例によれば、前記ストッパ４
８は、可動部４４の支持部４５に一体形成されているた
め、可動部４４の一部を構成する梁４６と電気的に同電
位であるから、前記ストッパ４８と梁４６との間に静電
力が発生しない。これにより、前記梁４６がストッパ４
８に接触しても固着してしまうことがなく、梁４６およ
び質量部４７を常に変位可能となるように維持すること
ができる。

【００４９】従って、本実施例によれば、加速度センサ
４１の誤動作を確実に防止することができ、加速度セン
サ４１の信頼性を大幅に向上させることができる。

【００５０】次に、本発明の第２の実施例を図４ないし
図９に基づいて説明するに、本実施例の特徴は、梁の変
位方向両側に位置するように配置された各抑止部からな
るストッパを支持部に一体形成し、該ストッパの各抑止
部の先端下側にのみ突起を形成したことにあり、特に当
該加速度センサを製造するに当って、前記突起をシリコ
ンウェハに不純物をドーピングすることにより形成した
ことにある。なお、本実施例では、前述した図１ないし
図３に示す第１の実施例による加速度センサ４１と同一
の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００５１】図において、５１は本実施例による加速度
センサを示し、該加速度センサ５１は、後述のストッパ
５２の構成を除き、第１の実施例で述べた加速度センサ
４１と同様に形成されている。

【００５２】５２は可動部４４に一体形成された本実施
例によるストッパを示し、該ストッパ５２は、第１の実
施例で述べたストッパ４８とほぼ同様に、梁４６の変位
方向両側に位置するように配設された一対の抑止部５２
Ａ，５２Ａから構成され、該各抑止部５２Ａ，５２Ａの
先端側には突起５２Ａ1 ，５２Ａ1 が梁４６側に向けて
それぞれ突出して形成されている。

【００５３】ここで、前記突起５２Ａ1 は、図５に示す
ように、抑止部５２Ａの下側（ガラス基板２側）にのみ
突出形成されている。また、該突起５２Ａ1 は、後述す
るように、シリコンウェハ６１に不純物であるボロンを
ドーピングすることによって形成される。

【００５４】そして、該突起５２Ａ1 の先端から該突起
５２Ａ1 に対向する梁４６の側面までの隙間間隔ｄ2
は、質量部４７の可動電極４７Ａと固定部４３の固定電
極４３Ａとの間の隙間間隔ｄ0 より小さい間隔、即ち、
ｄ2 ＜ｄ0 となるように設定されている。これにより、
該ストッパ５２は、質量部４７が変位したときに梁４６
の側面が該突起５２Ａ1 に接触するのを許し、質量部４
７の可動電極４７Ａが固定部４３の固定電極４３Ａに接
触するのを防止している。さらに、可動部４４に通電し
た場合に、該ストッパ５２は可動部４４を構成する支持
部４５，梁４６および質量部４７と電気的に同電位に保
持される。

【００５５】本実施例による加速度センサ５１は上述の
ような構成を有するものであり、次に、当該加速度セン
サ５１の製造方法について図６ないし図９を参照しつつ
説明する。特に、ストッパ５２を構成する各抑止部５２
Ａの突起５２Ａ1 の形成について詳説する。

【００５６】まず、図６に示すドーピング工程では、従
来技術で述べたシリコンウェハ１１と同様に、低抵抗な
単結晶シリコンからなるシリコン板としてのシリコンウ
ェハ６１にイオン注入または拡散によって不純物として
のボロンをドーピングし、ボロン拡散部６２，６２を２
箇所形成する。ここで、該各ボロン拡散部６２のボロン
濃度は１０²⁰／ｃｍ³ 以上とする。

【００５７】次に、図７に示すマスク膜形成工程では、
従来技術で述べたマスク膜形成工程（図１９）と同様
に、シリコンウェハ６１の上側面，下側面に減圧ＣＶＤ
法等によってマスク膜としてのＳｉＮ膜６３を形成し、
シリコンウェハ６１の上側面のＳｉＮ膜６３をフォトリ
ソ技術によってパターニングし、次工程で溝６４を形成
する部位のＳｉＮ膜６３を除去する。

【００５８】次に、図８に示す第１のエッチング工程で
は、従来技術で述べた第１のエッチング工程（図２０）
と同様に、シリコンウェハ６１にアルカリ系のエッチン
グ液（ＫＯＨ水溶液，ＴＭＡＨ，ビドラジンまたはＥＤ
Ｐ等）を用いてウエットエッチングを施し、溝６４，６
４，…を形成する。このとき、シリコンウェハ６１のボ
ロン拡散部６２，６２は、他の部位に比べてエッチング
の進行が遅く実質上エッチングがされないため、各溝６
３の開口部に突起（突起５２Ａ1 ）となって残る。

【００５９】次に、図９に示すマスク膜除去工程では、
従来技術で述べたマスク膜除去工程（図２１）と同様
に、シリコンウェハ６１に形成されたＳｉＮ膜６３をり
ん酸を用いたウエットエッチングまたはＲＩＥ（リアク
ティブイオンエッチング）により除去する。

【００６０】次に、従来技術で述べた接合工程（図２
２）と同様に、シリコンウェハ６１を上，下を反転さ
せ、ガラス基板上に陽極接合法により接合し、従来技術
で述べた第２のエッチング工程（図２３）と同様に、該
シリコンウェハ６１に各溝６４が貫通するまでエッチン
グを施し、加速度センサ５１の各固定部４３および可動
部４４の支持部４５，梁４６，質量部４７およびストッ
パ５２を分離して形成する。そして、従来技術で述べた
如くガラス基板を所定位置で切断することにより、図４
および図５に示す加速度センサ５１が完成する。

【００６１】上述した製造方法によれば、シリコンウェ
ハ６１にボロンをドーピングして、ボロン拡散部６２，
６２を形成することにより、該各ボロン拡散部６２の
み、エッチングの進行を実質的に停止させることができ
るから、溝６４の開口部に突起（突起５２Ａ1 ）を形成
することができる。このような方法によって、ストッパ
５２を構成する各抑止部５２Ａの先端下側のみに突起５
２Ａ1 を形成することができる。

【００６２】また、本実施例による加速度センサ５１の
動作については、第１の実施例で述べた加速度センサ４
１とほぼ同様である。

【００６３】かくして、本実施例によれば、上述の製造
方法によって形成された突起５２Ａ1 を有する各抑止部
５２Ａから構成されたストッパ５２を支持部４５に一体
形成したことにより、第１の実施例と同様の作用効果を
得ることができる。

【００６４】次に、本発明の第３の実施例を図１０およ
び図１１に基づいて説明するに、本実施例の特徴は、ス
トッパを可動部の支持部の左，右両側から質量部に向け
てそれぞれ伸長するように形成し、質量部が変位したと
き、該質量部を前記ストッパに接触させることによって
質量部の変位を抑制する構成としたことにある。

【００６５】図において、７１は本実施例による加速度
センサを示し、該加速度センサ７１は第１の従来技術に
よる加速度センサ１とほぼ同様に、凹部７２Ａを有する
絶縁基板としてのガラス基板７２と、該ガラス基板７２
上に設けられ、固定電極７３Ａを有する一対の固定部７
３，７３と後述する可動部７４とから大略構成されてい
る。

【００６６】７４は本実施例による可動部を示し、該可
動部７４は、支持部７５，梁７６および可動電極７７
Ａ，７７Ａを有する質量部７７から一体形成されてい
る。これらの構成については第１の従来技術で述べた可
動部４と同様であるが、本発明による可動部７４は、支
持部７５に後述のストッパ７８が一体形成されている点
で第１の従来技術による可動部４と相違する。

【００６７】７８は可動部７４の支持部７５に一体形成
されたストッパを示し、該ストッパ７８は、支持部７５
の左右両端側から質量部７７側に向けて前後方向にそれ
ぞれ伸長して設けられた抑止部７８Ａ，７８Ａから構成
されている。そして、該各抑止部７８Ａの先端側が質量
部７７の変位方向（左右方向）両側に位置しており、質
量部７７が変位したときに、該質量部７７の左右両側面
（可動電極７７Ａ，７７Ａ）が、該各抑止部７８Ａの先
端側内側面に相当する接触面７８Ａ1 ，７８Ａ１に接触
するようになっている。

【００６８】また、図１１に示すように、該ストッパ７
８の各抑止部７８Ａの接触面７８Ａ1 から、該接触面７
８Ａ1 と対向する質量部７７の側面（可動電極７７Ａ）
までの隙間間隔ｄ3 は、質量部７７の可動電極７７Ａと
固定部７３の固定電極７３Ａとの間の隙間間隔ｄ0 より
小さい間隔、即ち、ｄ3 ＜ｄ0 となるように設定されて
いる。これにより、該ストッパ７８は、質量部７７が変
位したときに質量部７７の可動電極７７Ａが該各抑止部
７８Ａの接触面７８Ａ1 に接触するのを許し、質量部７
７の可動電極７７Ａが固定部７３の固定電極７３Ａに接
触するのを防止している。

【００６９】さらに、該ストッパ７８は支持部７５と一
体形成されているため、可動部７４に通電した場合に、
該ストッパ７８は可動部７４を構成する支持部７５，梁
７６および質量部７７と電気的に同電位に保持される。

【００７０】７９，７９，…はガラス基板７２上に設け
られた電極パッドを示し、該各電極パッドは第１の従来
技術によるものと同様に、前記各固定部７３，可動部７
４の支持部７５にそれぞれ電気的に接続されている。

【００７１】本実施例による加速度センサ７１は上述の
ような構成を有するものであり、その製造方法について
は、図１９ないし図２３に示す第１の従来技術によるも
のとほぼ同様であり、ストッパ７８の形成も従来技術に
よる製造方法と同様の製造方法によって行う。また、本
実施例による加速度センサ７１の基本的な動作について
も、第１の従来技術による加速度センサ１または上述し
た第１および第２の実施例による加速度センサ４１，５
１と同様であるため省略し、ここでは、本実施例による
加速度センサ７１に外部から大きな加速度が加えられた
ときのストッパ７８の作用について説明する。

【００７２】即ち、外部から大きな加速度が作用し、質
量部７７が大幅に矢示Ａ方向に変位した場合には、質量
部７７の側面（可動電極７７Ａ）がストッパ７８を構成
する抑止部７８Ａの接触面７８Ａ1 に接触する。これに
よって、質量部７７がそれ以上変位しようとしても、前
記ストッパ７８の抑止部７８Ａによって抑制されること
となる。

【００７３】さらに、抑止部７８Ａの接触面７８Ａ1 か
ら質量部７７の側面（可動電極７７Ａ）までの隙間間隔
ｄ3 は、質量部７７の可動電極７７Ａと固定部７３の固
定電極７３Ａとの間の隙間間隔ｄ0 より小さい間隔とな
るように設定されているから、抑止部７８Ａの接触面７
８Ａ1 に質量部７７の側面（可動電極７７Ａ）が接触し
た状態では、可動電極７７Ａと固定電極７３Ａとが離間
した状態で保持される。即ち、質量部７７の変位がスト
ッパ７８によって抑制されることにより、可動電極７７
Ａが固定電極７３Ａに接触するのを確実に防止すること
ができる。

【００７４】また、前記ストッパ７８は支持部７５と一
体形成されているから、該ストッパ７８は質量部７７と
電気的に同電位に保持される。この結果、静電力によっ
て前記質量部７７がストッパ７８に接触したまま固着す
るのを防止することができ、質量部７７を常に変位可能
の状態に維持することができる。

【００７５】かくして、本実施例によれば、質量部７７
の変位方向両側にそれぞれ位置するように配設された抑
止部７８Ａ，７８Ａからなるストッパ７８を可動部７４
の支持部７５に一体形成し、質量部７７が変位したとき
に、該質量部７７の側面（可動電極７７Ａ）が抑止部７
８Ａの接触面７８Ａ1 に接触するのを許し、質量部７７
の可動電極７７Ａが固定部７３の固定電極７３Ａに接触
するのを防止する構成としたから、前記第１および第２
の実施例による加速度センサ４１，５１と同様に、前記
質量部７７が大幅に変位しても、該質量部７７の可動電
極７７Ａが固定部７３の固定電極７３Ａに接触して固着
するのを確実に防止できる。

【００７６】特に、本実施例によれば、前記ストッパ７
８は、可動部７４の支持部７５に一体形成されているた
め、可動部７４の一部を構成する質量部７７と電気的に
同電位であるから、前記ストッパ７８と質量部７７との
間に静電力が発生しない。これにより、前記質量部７７
がストッパ７８に接触しても固着することがなく、質量
部７７を常に変位可能となるように維持することがで
き、加速度センサ７１の誤動作を確実に防止し、加速で
センサ７１の信頼性を大幅に向上させることができる。

【００７７】次に、本発明の第４の実施例を図１２に基
づいて説明するに、本実施例の特徴は、質量部の変位を
抑制するストッパを可動部とは分離した状態で絶縁基板
上に形成したことにある。

【００７８】図において、８１は本実施例による加速度
センサを示し、該加速度センサ８１は第１の従来技術に
よる加速度センサ１とほぼ同様に、凹部８２Ａを有する
絶縁基板としてのガラス基板８２と、該ガラス基板８２
上に設けられ、固定電極８３Ａを有する一対の固定部８
３，８３と、可動部８４とから大略構成され、前記可動
部８４は支持部８５，梁８６および可動電極８７Ａ，８
７Ａを有する質量部８７から大略構成されている。ま
た、前記ガラス基板８２に電極パッド８８，８８，…が
設けられている。

【００７９】８９，８９は質量部８７の変位方向（左右
方向）両側に位置してガラス基板８２上に配設された一
対の抑止部を示し、該抑止部８９，８９は質量部８７の
変位を抑制するためのストッパを構成している。即ち、
前記各抑止部８９は、支持部８５と各固定部８３との間
に位置して、ガラス基板８２の凹部８２Ａを挟むように
左，右に配置されており、支持部８５，各固定部８３，
質量部８７とはそれぞれ分離した状態で設けられてい
る。

【００８０】また、該各抑止部８９の内側面は接触面８
９Ａとなり、該接触面８９Ａと対向する質量部８７の側
面（可動電極８７Ａ）までの隙間間隔ｄ4 は、質量部８
７の可動電極８７Ａと固定部８３の固定電極８３Ａとの
間の隙間間隔ｄ0 より小さい間隔、即ち、ｄ4 ＜ｄ0 と
なるように設定されている。これにより、該各抑止部８
９は、質量部８７が変位したときに質量部８７の可動電
極８７Ａが該各抑止部８９Ａの接触面８９Ａに接触する
のを許し、質量部８７の可動電極８７Ａが固定部８３の
固定電極８３Ａに接触するのを防止している。

【００８１】さらに、該各抑止部８９は、ガラス基板８
２上に設けられた金属部材９０，９０を介して支持部８
５と電気的に接続されている。このため、可動部８４に
通電した場合に、該各抑止部８９は可動部８４を構成す
る支持部８５，梁８６および質量部８７と電気的に同電
位に保持される。

【００８２】本実施例による加速度センサ８１は上述の
ような構成を有するものであり、その製造方法について
は、図１９ないし図２３に示す第１の従来技術によるも
のとほぼ同様であり、各抑止部８９の形成も従来技術に
よる製造方法と同様の製造方法によって行う。また、本
実施例による加速度センサ８１の動作についても、上述
した第３の実施例による加速度センサ７１と同様であ
る。

【００８３】かくして、本実施例によれば、質量部８７
の変位方向両側にそれぞれ位置するように配設された抑
止部８９，８９からなるストッパをガラス基板８２上に
支持部８５等から分離した状態で設け、質量部８７が変
位したときに該質量部８７の側面（可動電極８７Ａ）が
抑止部８９の接触面８９Ａに接触するのを許し、質量部
８７の可動電極８７Ａが固定部８３の固定電極８３Ａに
接触するのを防止する構成としたから、前記質量部８７
が大幅に変位しても、該質量部８７の可動電極８７Ａが
固定部８３の固定電極８３Ａに接触して固着するのを確
実に防止でき、質量部８７が変位不能となって加速度検
出が続行不可能になるのを確実に防止できる。

【００８４】特に、本実施例によれば、前記各抑止部８
９を金属部材９０を介して可動部８４の支持部８５に電
気的に接続し、各抑止部８９と質量部８７とを電気的に
同電位に保持する構成としたから、質量部８７が各抑止
部８９に接触しても固着してしまうことがなく、質量部
８７を常に変位可能となるように維持することができ、
加速度センサ８１の信頼性を大幅に向上させることがで
きる。

【００８５】次に、本発明の第５の実施例を図１３およ
び図１４に基づいて説明するに、本実施例の特徴は、図
に示すようなくし状電極を有する加速度センサにおい
て、可動部の一部を構成する支持部にストッパを一体形
成したことにある。

【００８６】図において、９１は本実施例による加速度
センサを示し、該加速度センサ９１は、前述した図２４
に示す第２の従来技術による加速度センサ２１とほぼ同
様に、凹部９２Ａを有する絶縁基板としてのガラス基板
９２と、該ガラス基板９２上に設けられた一対の固定部
９３と、該各固定部９３間に設けられた後述する可動部
９５とから大略構成され、前記各固定部９３の内側には
複数の電極板９４Ａ，９４Ａを有する固定電極としての
固定側くし状電極９４が一体形成されている。

【００８７】９５は本実施例による可動部を示し、該可
動部９５は、第２の従来技術による可動部２５とほぼ同
様に、前記ガラス基板９２上に固着された支持部９６，
９６と、該各支持部９６に梁９７，９７，…を介して支
持された質量部９８と、該質量部９８から左，右方向に
それぞれ形成された電極板９９Ａ，９９Ａ，…を有する
可動電極としての可動側くし状電極９９，９９とから構
成されているものの、本実施例による可動部９５の支持
部９６，９６には後述する抑止部１００，１００がそれ
ぞれ形成されている。

【００８８】１００，１００は支持部９６，９６にそれ
ぞれ一体形成された抑止部を示し、該各抑止部１００は
質量部９８の変位を抑制するためのストッパを構成する
ものである。また、該抑止部１００は、支持部９６の内
側面の左右方向中間部に位置し、質量部９８側に向けて
突出するように形成されており、該抑止部１００の先端
からこれに対向する前記質量部９８の側面までの隙間間
隔ｄ5 が、互いに対向する固定側くし状電極９４の電極
板９４Ａと可動側くし状電極９９の電極板９９Ａとの隙
間間隔ｄ0 よりも小さい間隔、即ち、ｄ5 ＜ｄ0 となる
ように設定されている。これにより、該各抑止部１００
は、質量部９８が変位したときに質量部９８が該各抑止
部１００に接触するのを許し、質量部９８に形成された
可動側くし状電極９９の電極板９９Ａが固定部９３に形
成された固定側くし状電極９４の電極板９４Ａに接触す
るのを防止している。

【００８９】さらに、該各抑止部１００は各支持部９６
と一体形成されているため、可動部９５に通電した場合
に、該各抑止部１００は可動部９５を構成する支持部９
６，梁９７および質量部９８と電気的に同電位に保持さ
れる。

【００９０】１０１，１０１，…はガラス基板９２上に
配設された電極パッドを示し、該各電極パッド１０１
は、前記各固定部９３の固定側くし状電極９４，可動部
９５の各可動側くし状電極９９を外部に設けられた信号
処理回路（図示せず）に電気的に接続するために設けら
れている。

【００９１】このように構成される本実施例によれば、
前記質量部９８が矢示Ｂ方向に大幅に変位したときに、
該質量部９８に形成された可動側くし状電極９９の電極
板９９Ａが固定部９３に形成された固定側くし状電極９
４の電極板９４Ａに接触して固着するのを確実に防止で
きる。

【００９２】また、本実施例によれば、前記各抑止部１
００を可動部９５の支持部９６に一体形成したから、該
各抑止部１００は可動部９５の質量部９８と電気的に同
電位に保持される。これにより、質量部９８が各抑止部
１００に接触しても固着してしまうことがなく、質量部
９８を常に変位可能となるように維持することができ、
加速度センサ９１の信頼性を大幅に向上させることがで
きる。

【００９３】なお、前記第４の実施例では、ガラス基板
８２上に各抑止部８９からなるストッパを設け、前記各
抑止部８９に質量部８７を接触させることにより、該質
量部８７の変位を抑制するものとして述べたが、本発明
はこれに限らず、ストッパの各抑止部を梁８６に近接す
るように形成し、梁８６を接触させることにより、前記
質量部８７の変位を抑制する構成としてもよい。

【００９４】また、前記第５の実施例では、ストッパを
構成する各抑止部１００に質量部９８を接触させること
により、該質量部９８の変位を抑制するものとして述べ
たが、本発明はこれに限らず、各梁９７に近接する位置
に各抑止部を配設し、各梁９７を接触させることにより
質量部８７の変位を抑制する構成としてもよい。

【００９５】一方、前記第５の実施例では、ストッパを
構成する各抑止部１００を支持部９６側に一体形成する
構成としたが、本発明はこれに限るものでなく、図１５
に示すように各抑止部１００′を質量部９８側に一体形
成する構成としてもよい。

【００９６】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、可動部側には、質量部が変位したときに、梁また
は質量部と接触するのを許し、固定部に設けられた固定
電極と可動部に設けられた可動電極とが接触するのを防
止するストッパを前記可動部に一体形成し、かつ前記ス
トッパは前記可動部と電気的に同電位を保持する構成と
したから、質量部が変位したときに、固定電極と可動電
極とが互いに接触するのを確実に防止できる。特に、ス
トッパは前記可動部と電気的に同電位であるから、可動
部の一部を構成する梁または質量部がストッパと接触し
ても静電力によって固着するのを確実に防止できる。従
って、質量部を常時変位可能に維持することができ、加
速度センサの信頼性を大幅に向上させることができる。

【００９７】また、請求項２の発明によれば、絶縁基板
上には、質量部が変位したときに、梁または質量部と接
触するのを許し、固定部に設けられた固定電極と可動部
に設けられた可動電極とが接触するのを防止するストッ
パを設け、かつ前記ストッパは前記可動部と電気的に同
電位を保持する構成としたから、請求項１の発明とほぼ
同様に、固定電極と可動電極とが互いに接触するのを確
実に防止できると共に、可動部の一部を構成する梁また
は質量部がストッパと接触して固着するのを確実に防止
できる。従って、質量部を常時変位可能に維持すること
ができ、加速度センサの信頼性を大幅に向上させること
ができる。

【００９８】また、請求項３の発明によれば、ストッパ
を、可動部の質量部の変位方向両側にそれぞれ位置する
ように設けられた一対の抑止部から構成し、該各抑止部
と質量部との隙間間隔を、前記質量部に設けられた可動
電極と前記固定部に設けられた固定電極との間の隙間間
隔より小さい間隔としたから、前記質量部が変位したと
きに、該質量部を前記各抑止部に接触させることによっ
て、該質量部の変位を抑制することができる。これによ
り、請求項１または２の発明とほぼ同様に、前記固定電
極と可動電極とが互いに接触するのを確実に防止できる
と共に、前記可動部の一部を構成する梁または質量部が
前記ストッパと接触して固着するのを確実に防止でき、
加速度センサの信頼性を大幅に向上させることができ
る。

【００９９】また、請求項４の発明によれば、ストッパ
は、可動部の梁の変位方向両側にそれぞれ位置するよう
に設けられた一対の抑止部から構成し、該各抑止部と梁
との隙間間隔を、前記質量部に設けられた可動電極と前
記固定部に設けられた固定電極との間の隙間間隔より小
さい間隔としたから、前記質量部が変位したときに、前
記梁を前記各抑止部に接触させることによって、該質量
部の変位を抑制することができる。これにより、請求項
１または２の発明とほぼ同様に、前記固定電極と可動電
極とが互いに接触するのを確実に防止できると共に、前
記可動部の一部を構成する梁または質量部がストッパと
接触して固着するのを確実に防止でき、加速度センサの
信頼性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による加速度センサを示
す斜視図である。

【図２】図１中の加速度センサの平面図である。

【図３】図２中のストッパを拡大して示す平面図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施例による加速度センサを示
す平面図である。

【図５】図４中のＶ−Ｖ方向からみた拡大断面図であ
る。

【図６】第２の実施例による加速度センサの製造方法に
おけるドーピング工程を示す断面図である。

【図７】ドーピング工程に続くマスク膜形成工程を示す
断面図である。

【図８】マスク膜形成工程に続く第１のエッチング工程
を示す断面図である。

【図９】第１のエッチング工程に続くマスク膜除去工程
を示す断面図である。

【図１０】本発明の第３の実施例による加速度センサを
示す平面図である。

【図１１】図１０中の加速度センサのストッパを拡大し
て示す平面図である。

【図１２】本発明の第４の実施例による加速度センサを
示す平面図である。

【図１３】本発明の第５の実施例による加速度センサを
示す平面図である。

【図１４】図１３中の加速度センサのストッパを拡大し
て示す平面図である。

【図１５】本発明の第５の実施例による加速度センサの
変形例を示す平面図である。

【図１６】第１の従来技術による加速度センサを示す斜
視図である。

【図１７】図１６中の加速度センサを示す平面図であ
る。

【図１８】図１７中の矢示XVIII −XVIII 方向断面図で
ある。

【図１９】第１の従来技術による加速度センサの製造方
法におけるマスク膜形成工程を示す断面図である。

【図２０】マスク膜形成工程に続く第１のエッチング工
程を示す断面図である。

【図２１】第１のエッチング工程に続くマスク膜除去工
程を示す断面図である。

【図２２】マスク膜除去工程に続く接合工程を示す断面
図である。

【図２３】接合工程に続く第２のエッチング工程を示す
断面図である。

【図２４】第２の従来技術による加速度センサを示す平
面図である。

【符号の説明】

４１，５１，７１，８１，９１加速度センサ４２，７２，８２，９２ガラス基板（絶縁基板）４３，７３，８３，９３固定部４３Ａ，７３Ａ，８３Ａ固定電極４４，７４，８４，９５可動部４５，７５，８５，９６支持部４６，７６，８６，９７梁４７，７７，８７，９８質量部４７Ａ，７７Ａ，８７Ａ可動電極４８，５２，７８ストッパ４８Ａ，５２Ａ，７８Ａ，８９，１００抑止部９４固定側くし状電極（固定電極）９９可動側くし状電極（可動電極）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板と、該絶縁基板上に設けられ、
低抵抗なシリコン板をエッチング処理することにより互
いに分離して形成された固定部と可動部を備え、前記固
定部には固定電極を一体に形成し、前記可動部は、絶縁
基板上に固着された支持部と、梁を介して該支持部と連
結され、加速度が作用したときに該加速度に応じて固定
部との間で近接，離間するように変位する質量部と、該
質量部に前記固定電極との間で隙間を介して対向するよ
うに設けられた可動電極とから一体形成してなり、前記
質量部の変位に対応する前記固定電極と可動電極との間
の静電容量を加速度として検出する加速度センサにおい
て、前記可動部側には、前記質量部が変位したときに該可動
部の梁または質量部と接触するのを許し、前記固定電極
と可動電極とが接触するのを防止するストッパを該可動
部に一体形成し、かつ該ストッパは前記可動部と電気的
に同電位を保持する構成としたことを特徴とする加速度
センサ。
【請求項２】絶縁基板と、該絶縁基板上に設けられ、
低抵抗なシリコン板をエッチング処理することにより互
いに分離して形成された固定部と可動部を備え、前記固
定部には固定電極を一体に形成し、前記可動部は、絶縁
基板上に固着された支持部と、梁を介して該支持部と連
結され、加速度が作用したときに該加速度に応じて固定
部との間で近接，離間するように変位する質量部と、該
質量部に前記固定電極との間で隙間を介して対向するよ
うに設けられた可動電極とから一体形成してなり、前記
質量部の変位に対応する前記固定電極と可動電極との間
の静電容量を加速度として検出する加速度センサにおい
て、前記絶縁基板上には、前記質量部が変位したときに該可
動部の梁または質量部と接触するのを許し、前記固定電
極と可動電極とが接触するのを防止するストッパを設
け、かつ該ストッパは前記可動部と電気的に同電位を保
持する構成としたことを特徴とする加速度センサ。
【請求項３】前記ストッパは、前記質量部の変位方向
両側にそれぞれ位置するように設けられた一対の抑止部
からなり、該各抑止部と質量部との隙間間隔は、前記質
量部に設けられた可動電極と前記固定部に設けられた固
定電極との間の隙間間隔より小さい間隔を設定する構成
としてなる請求項１または２記載の加速度センサ。
【請求項４】前記ストッパは、前記可動部の梁の変位
方向両側にそれぞれ位置するように設けられた一対の抑
止部からなり、該各抑止部と梁との隙間間隔は、前記質
量部に設けられた可動電極と前記固定部に設けられた固
定電極との間の隙間間隔より小さい間隔を設定する構成
としてなる請求項１または２記載の加速度センサ。