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WO2016103344A1 - 加速度センサ - Google Patents

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WO2016103344A1
WO2016103344A1 PCT/JP2014/084061 JP2014084061W WO2016103344A1 WO 2016103344 A1 WO2016103344 A1 WO 2016103344A1 JP 2014084061 W JP2014084061 W JP 2014084061W WO 2016103344 A1 WO2016103344 A1 WO 2016103344A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acceleration sensor
mass body
fixing part
layer
side fixing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/084061
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
礒部　敦
雄大 鎌田
貴支 塩田
千咲紀 田窪
佐久間　憲之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to PCT/JP2014/084061 priority Critical patent/WO2016103344A1/ja
Publication of WO2016103344A1 publication Critical patent/WO2016103344A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up

Definitions

  • the present invention relates to an acceleration sensor, for example, an acceleration sensor that detects minute acceleration smaller than gravity.
  • the mass body is composed of an upper layer mass part formed in the first conductor layer, an intermediate mass part formed in the insulating layer below the first conductor layer, An inertial sensor configured from a lower layer mass portion formed in a second conductor layer below the insulating layer is described.
  • the fixed portion and the mass body are connected by a beam formed on the first conductor layer.
  • the inertial sensor configured as described above, for example, when an acceleration in the in-plane direction (in the xy plane) is applied, a rotational displacement in the out-of-plane direction (z direction) occurs due to deformation (deflection) of the beam.
  • the acceleration is detected by detecting the displacement in the z direction as a change in capacitance.
  • Reflection seismic exploration is a geophone that generates a shock wave or continuous wave on the ground surface, and reflects the reflected waves that return from the ground reflecting surface (boundary surface where the acoustic impedance changes) back to the ground.
  • This is a method for exploring the depth distribution and underground structure of the subsurface reflecting surface by measuring and analyzing the above.
  • this reflection seismic exploration is widely used as the main exploration method for oil and natural gas.
  • an acceleration sensor that detects vibration acceleration far smaller than gravitational acceleration has attracted attention.
  • the objective of this invention is providing the technique which can implement
  • An acceleration sensor includes a MEMS layer including a first conductor layer, an insulating layer formed under the first conductor layer, and a second conductor layer formed under the insulating layer.
  • the acceleration sensor includes a mass body that is displaceable in the first direction and a first fixing portion and a second fixing portion that are spaced apart from each other so as to sandwich the mass body in a second direction that intersects the first direction. And have.
  • the acceleration sensor connects the first fixed portion and the mass body, connects the first beam formed in the first conductor layer, the first fixed portion and the mass body, and the second conductor. Connecting the second beam formed in the layer, the second fixing portion and the mass body, and connecting the third beam formed in the first conductor layer, the second fixing portion and the mass body, and And a fourth beam formed in the second conductor layer.
  • the first fixing portion includes a first upper layer portion formed in the first conductor layer, a first intermediate portion formed in the insulating layer, and a first lower layer portion formed in the second conductor layer.
  • the second fixing portion includes a second upper layer portion formed in the first conductor layer, a second intermediate portion formed in the insulating layer, and a second lower layer portion formed in the second conductor layer.
  • the mass body includes an upper layer mass part formed in the first conductor layer, an intermediate mass part formed in the insulating layer, and a lower layer mass part formed in the second conductor layer.
  • a highly sensitive acceleration sensor can be realized.
  • FIG. 3 is a plan view showing a layout configuration of the acceleration sensor in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 2.
  • It is a circuit block diagram explaining operation
  • FIG. 6 is a plan view showing a configuration of an acceleration sensor in a second embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing a configuration of an acceleration sensor in a third embodiment.
  • the constituent elements are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
  • Acceleration sensors are used in a wide range of fields such as automobile attitude control, smartphones, and game machines.
  • the acceleration sensor used in these fields is small and can detect acceleration several times as large as gravity in a low frequency band of several hundred Hz or less.
  • the field of use of the acceleration sensor is not limited to the above-mentioned field, but has been expanded to a field for exploring underground resources.
  • reflection seismic wave exploration which is a kind of geophysical exploration, artificially generates a seismic wave and then receives a geophone (acceleration sensor) installed on the ground surface.
  • the reflected waves that bounce off the ground are captured and the results are analyzed to reveal the underground structure.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of the earth's surface showing an outline of the reflection elastic wave exploration.
  • the excitation source VB installed on the ground surface GND to the ground
  • the elastic waves reflected by the boundary BUD1 and the boundary BUD2 of the plurality of formations are grounded.
  • Sensing is performed by an acceleration sensor (vibrator) AS installed in the vehicle. Since a general excitation source VB oscillates in a direction perpendicular to the ground surface, a P wave is efficiently excited in a direction close to the vertical direction. For this reason, the P wave is used in the reflection elastic wave exploration.
  • the acceleration sensor AS needs to detect the elastic vibration in the vertical direction.
  • the elastic wave excited in various directions propagates in the ground with large attenuation, reflects at the boundary BUD1 and boundary BUD2 of a plurality of formations, and propagates again in the ground with large attenuation. It spreads over a wide area and returns to the ground surface GND.
  • the acceleration sensor AS in order to detect weak elastic vibration, the acceleration sensor AS needs to be highly sensitive in the vertical direction. Specifically, since the acceleration of weak elastic vibration is smaller than the gravitational acceleration, the acceleration sensor used in the reflection elastic wave exploration is required to detect acceleration smaller than the gravitational acceleration with high sensitivity. .
  • Patent Document 1 from the viewpoint of detecting an acceleration smaller than the gravitational acceleration with high sensitivity (improving the S / N ratio), insulation formed in the first layer and the lower layer of the first layer is disclosed.
  • a configuration is described in which the mass of the mass body, which is a constituent element of the acceleration sensor, is increased by using an SOI layer composed of a layer and a second layer formed below the insulating layer.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing the mechanical noise of an acceleration sensor by forming a mass body in the first layer of the SOI layer and adding an additional mass body to the second layer via the insulating layer. Is described.
  • the fixed portion and the mass body are connected only by the beam formed on the first conductor layer.
  • the inertial sensor described in Patent Document 1 for example, when acceleration in the in-plane direction (in the xy plane) is applied, rotational displacement in the out-of-plane direction (z direction) is caused by deformation (deflection) of the beam.
  • an acceleration in the in-plane direction (in the xy plane) is applied to cause deformation (deflection) of the beam in the z direction, and the displacement in the z direction.
  • the detection principle is to capture the change as a change in capacitance provided in the out-of-plane direction.
  • the inertial sensor described in Patent Literature 1 has an electrostatic capacitance provided in the in-plane direction (in the xy plane) for the acceleration in the in-plane direction (in the xy plane) focused on in the first embodiment.
  • the detection principle is different from that of an acceleration sensor that is regarded as a capacitance change.
  • the configuration of the inertial sensor described in Patent Document 1 is adopted as the acceleration sensor focused on in the first embodiment, when acceleration in the in-plane direction (in the xy plane) is applied, the mass body is Not only in-plane displacement occurs, but also deformation (deflection) of the beam in the out-of-plane direction (z direction), thereby causing rotational displacement in the out-of-plane direction (z direction).
  • This rotational displacement in the out-of-plane direction becomes an excessive noise component added to the displacement in the in-plane direction of the mass body in the acceleration sensor focused on in the first embodiment, and the high sensitivity of the acceleration sensor. Will be inhibited. That is, in the acceleration sensor focused on in the first embodiment, in order to achieve high sensitivity, when an acceleration in the in-plane direction (in the xy plane) is applied, the mass body is displaced in the in-plane direction. It is only necessary to occur, and it is necessary to suppress rotational displacement in the out-of-plane direction (z direction) caused by deformation (deflection) of the beam as much as possible. For this reason, there is room for improvement in the configuration of the inertial sensor described in Patent Document 1 from the viewpoint of increasing the sensitivity of the acceleration sensor focused on in the first embodiment.
  • the invention when acceleration in the in-plane direction (in the xy plane) is applied, a displacement in the in-plane direction occurs in the mass body, and this displacement is caused by the capacitance provided in the in-plane direction.
  • the invention is devised from the viewpoint of increasing the sensitivity of the acceleration sensor. Below, the technical idea in this Embodiment 1 which gave this device is demonstrated.
  • FIG. 2 is a plan view showing a layout configuration of the acceleration sensor AS1 according to the first embodiment.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment has a frame body FR, and a cavity CAV is formed inside the frame body FR.
  • a mass body MS having a rectangular shape that is long in the x direction is disposed, and a mass body through electrode MTH is formed at the center of the mass body MS.
  • the mass body MS is configured to be displaceable in the x direction.
  • a fixed part FU1A and a fixed part FU1B are arranged inside the cavity part CAV. Specifically, the fixed part FU1A and the fixed part FU1B are arranged apart from each other so as to sandwich the mass body MS in the y direction intersecting with the x direction.
  • a fixed portion FU1C and a fixed portion FU1D are disposed inside the cavity portion CAV. Specifically, the fixed part FU1C and the fixed part FU1D are also arranged apart from each other so as to sandwich the mass body MS in the y direction intersecting the x direction.
  • the pad PD1A is formed on the surface of the fixed portion FU1A, and the pad PD1B is formed on the surface of the fixed portion FU1B.
  • a pad PD1C is formed on the surface of the fixed part FU1C, and a pad PD1D is formed on the surface of the fixed part FU1D.
  • the fixed portion FU1A and the mass body MS are connected by the beam BM1A and the beam BM2A, and the fixed portion FU1B and the mass body MS are connected by the beam BM1B and the beam BM2B.
  • the fixed portion FU1C and the mass body MS are connected by the beam BM1C and the beam BM2C, and the fixed portion FU1B and the mass body MS are connected by the beam BM1D and the beam BM2D.
  • the mass body MS is suspended by eight beams including the four beams BM1A to BM1D and the four beams BM2A to BM2D. At this time, each of the eight beams is formed to be short in the x direction and long to extend in the y direction. As a result, the mass body MS is configured to be displaceable in the x direction. Will be.
  • the beam BM1A and the beam BM2A are arranged apart from each other in the x direction, and the beam BM1B and the beam BM2B are arranged apart from each other in the x direction.
  • the beam BM1C and the beam BM2C are arranged apart from each other in the x direction, and the beam BM1D and the beam BM2D are arranged apart from each other in the x direction.
  • the mass body MS is formed with a movable electrode VE1 and a movable electrode VE2 that can be displaced integrally with the mass body MS.
  • the fixed electrode FE1 is disposed so as to face the movable electrode VE1 in the x direction
  • the fixed electrode FE2 is disposed so as to face the movable electrode VE2 in the x direction.
  • a variable capacitor VCAP1 composed of the movable electrode VE1 and the fixed electrode FE1
  • a variable capacitor VCAP2 composed of the movable electrode VE2 and the fixed electrode FE2 are formed.
  • the detection unit that captures the displacement of the mass body MS in the x direction as changes in the capacitances of the variable capacitors VCAP1 and VCAP2. That is, in FIG. 2, the detection unit includes a fixed capacitor FE1 connected to the fixed unit FU2A, a variable capacitor VCAP1 including a movable electrode VE1 disposed to face the fixed electrode FE1, and a fixed unit connected to the fixed unit FU2B. It includes an electrode FE1 and a variable capacitor VCAP1 composed of a movable electrode VE1 disposed opposite to the fixed electrode FE1.
  • the detection unit includes a fixed electrode FE2 connected to the fixed unit FU3A, a variable capacitor VCAP2 including a movable electrode VE2 disposed to face the fixed electrode FE2, a fixed electrode FE2 connected to the fixed unit FU3B, A variable capacitor VCAP2 including the fixed electrode FE2 and a movable electrode VE2 arranged to face the fixed electrode FE2 is included. That is, the acceleration sensor AS1 according to the first embodiment includes a detection unit including four variable capacitors including two variable capacitors VCAP1 and two variable capacitors VCAP2.
  • variable capacitor VCAP1 and the variable capacitor VCAP2 are formed in which the change of the electrostatic capacitance is opposite to the displacement of the mass body MS.
  • the variable capacitor VCAP1 and the variable capacitor VCAP1 are variable.
  • the detection unit is configured by a combination of the capacitors VCAP2.
  • a pad PD2A is formed on the surface of the fixed portion FU2A, and a pad PD2B is formed on the surface of the fixed portion FU2B.
  • a pad PD3A is formed on the surface of the fixed part FU3A, and a pad PD3B is formed on the surface of the fixed part FU3B.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment includes a silicon layer SL1, an insulating layer IL1 formed under the silicon layer SL1, and a silicon layer SL2 formed under the insulating layer IL1.
  • a base layer BL is formed below the MEMS layer ML via an insulating layer IL2.
  • the MEMS layer ML can be composed of an SOI (Silicon On On Insulator) substrate.
  • the base layer BL is composed of, for example, a silicon substrate having a small electrical resistance, and functions as a bottom surface of the package of the acceleration sensor AS1 along with a function of mechanically holding the acceleration sensor AS1.
  • the frame body FR fixed to the base layer BL is formed at both ends of the base layer BL, and the frame body FR is formed across the insulating layer IL2 and the MEMS layer.
  • the frame body FR functions as a side surface of the package of the acceleration sensor AS1 together with a function of mechanically holding the acceleration sensor AS1.
  • a cavity CAV is formed so as to be surrounded by the base layer BL and the frame body FR, and the mass body MS is disposed inside the cavity CAV.
  • the insulating layer IL2 is an insulating film formed on the base layer BL, and has a function of electrically separating the base layer BL and the MEMS layer ML.
  • the insulating layer IL2 is formed of a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and has a sufficiently large electric resistance value. Accordingly, the base layer BL and the MEMS layer can be electrically separated by the insulating layer IL2 while the MEMS layer ML is disposed on the base layer BL via the insulating layer IL2.
  • the MEMS layer ML formed on the insulating layer IL2 is formed of the silicon layer SL2, the insulating layer IL1 formed on the silicon layer SL2, and the silicon layer SL1 formed on the insulating layer IL1. ing.
  • the silicon layer SL2 is formed thicker than the silicon layer SL1. In other words, the silicon layer SL1 is formed thinner than the silicon layer SL2.
  • the insulating layer IL1 interposed between the silicon layer SL1 and the silicon layer SL2 functions as an etching stopper layer provided so as not to damage the silicon layer SL2 when the silicon layer SL1 is etched.
  • the insulating layer IL1 also functions as an etching stopper layer provided so as not to damage the silicon layer SL1 when the silicon layer SL2 is etched.
  • the insulating layer IL1 can be formed from a silicon oxide film.
  • the mass body MS is formed in the MEMS layer ML disposed inside the cavity CAV surrounded by the base layer BL and the frame body FR. That is, in FIG. 3, the mass body MS is composed of an upper layer mass part UMS formed in the silicon layer SL1, an intermediate mass part IMS formed in the insulating layer IL1, and a lower layer mass part DMS formed in the silicon layer SL2. It is configured. In the mass body MS, a mass body through electrode MTH that penetrates the intermediate mass portion IMS and connects the upper mass portion UMS and the lower mass portion DMS is formed.
  • the beam BM1A and the beam BM1C are formed, and the movable electrode VE1 and the movable electrode VE2 are formed in the silicon layer SL1 in which the upper layer mass portion UMS is formed.
  • the thickness of the silicon layer SL1 is thinner than the thickness of the silicon layer SL2. .
  • the beam BM2A and the beam BM2C are formed in the silicon layer SL2 in which the lower layer mass portion DMS is formed.
  • the movable electrode VE1 and the movable electrode VE2 are not formed on the silicon layer SL2, and the mass of the lower layer mass part DMS can be increased, the silicon layer SL2 is thicker than the silicon layer SL1. Is formed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • a cavity CAV is formed so as to be surrounded by the base layer BL and the frame body FR, and a fixed part FU1A and a fixed part FU1B are formed inside the cavity CAV.
  • the fixed portion FU1A is composed of an upper layer portion UFU1A formed in the silicon layer SL1, an intermediate portion IFU1A formed in the insulating layer IL1, and a lower layer portion DFU1A formed in the silicon layer SL2.
  • the fixed portion FU1B includes an upper layer portion UFU1B formed in the silicon layer SL1, an intermediate portion IFU1B formed in the insulating layer IL1, and a lower layer portion DFU1B formed in the silicon layer SL2.
  • a fixing portion through electrode FTH1A that penetrates the intermediate portion IFU1A and connects the upper layer portion UFU1A and the lower layer portion DFU1A is formed, and a pad PD1A is formed on the upper layer portion UFU1A.
  • a fixed portion through electrode FTH1B that connects the upper layer portion UFU1B and the lower layer portion DFU1B through the intermediate portion IFU1B is formed in the fixed portion FU1B, and a pad PD1B is formed on the upper layer portion UFU1B.
  • the mass body MS is arranged so as to be sandwiched between the fixed portion FU1A and the fixed portion FU1B.
  • the fixed portion FU1A and the mass body MS are connected by a beam BM1A
  • the fixed portion FU1B and the mass body MS are connected by a beam BM1B.
  • the beam BM1A is formed in the silicon layer SL1 of the MEMS layer ML, and connects the upper layer part UFU1A of the fixed part FU1A and the upper layer mass part UMS of the mass body MS.
  • the beam BM1B is formed in the silicon layer SL1 of the MEMS layer ML, and connects the upper layer part UFU1B of the fixed part FU1B and the upper layer mass part UMS of the mass body MS.
  • the mass body MS is suspended by the beam BM1A and the beam BM1B formed in the silicon layer SL1 of the MEMS layer ML.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
  • a cavity CAV is formed so as to be surrounded by the base layer BL and the frame body FR, and a fixed part FU1A and a fixed part FU1B are formed inside the cavity CAV.
  • the fixed portion FU1A is formed with a fixed portion through electrode FTH2A that passes through the intermediate portion IFU1A and connects the upper layer portion UFU1A and the lower layer portion DFU1A.
  • the fixed portion FU1B is formed with a fixed portion through electrode FTH2B that penetrates the intermediate portion IFU1B and connects the upper layer portion UFU1B and the lower layer portion DFU1B.
  • Mass body MS is arranged so that it may be pinched by fixed part FU1A and fixed part FU1B.
  • the fixed portion FU1A and the mass body MS are connected by a beam BM2A
  • the fixed portion FU1B and the mass body MS are connected by a beam BM2B.
  • the beam BM2A is formed in the silicon layer SL2 of the MEMS layer ML, and connects the lower layer part DFU1A of the fixed part FU1A and the lower layer mass part DMS of the mass body MS.
  • the beam BM2B is formed in the silicon layer SL2 of the MEMS layer ML, and connects the lower layer part DFU1B of the fixed part FU1B and the lower layer mass part DMS of the mass body MS.
  • the mass body MS is suspended by the beam BM2A and the beam BM2B formed in the silicon layer SL2 of the MEMS layer ML.
  • the mass body MS includes four beams (BM1A, BM1B, BM1C, BM1D) formed in the silicon layer SL1 of the MEMS layer ML, It can be seen that the four beams (BM2A, BM2B, BM2C, BM2D) formed on the silicon layer SL2 of the MEM layer ML are suspended by eight beams.
  • the cavity CAV shown in FIGS. 2 to 5 is sealed with, for example, a gas having a pressure sufficiently lower than the atmospheric pressure.
  • the acceleration sensor AS1 is hermetically sealed at a low pressure by closing with a cover that covers the acceleration sensor AS1 in a low pressure atmosphere. can do.
  • the acceleration sensor AS1 can be hermetically sealed at a low pressure by bonding a glass substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, or the like on the frame FR as a lid.
  • FIG. 6 is a circuit block diagram for explaining the operation of the acceleration sensor according to the first embodiment.
  • the operation of the acceleration sensor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 6.
  • the input terminal IN1 in FIG. 6 corresponds to the pad PD2A and the pad PD2B shown in FIG. 2, and the input terminal IN2 in FIG. 6 corresponds to the pad PD3A and the pad PD3B shown in FIG.
  • the variable capacitor VCAP1 connected to the input terminal IN1 corresponds to the variable capacitor VCAP1 shown in FIG. 2
  • the variable capacitor VCAP2 connected to the input terminal IN2 is the variable capacitor VCAP2 shown in FIG.
  • the connection node (terminal A) between the variable capacitor VCAP1 and the variable capacitor VCAP2 in FIG. 6 corresponds to the pads PD1A to PD1D shown in FIG.
  • a connection node (intermediate node) (terminal A) between the variable capacitor VCAP1 and the variable capacitor VCAP2 is connected to, for example, an inverting input terminal of a charge amplifier CAMP composed of a single-ended operational amplifier.
  • the fixed potential VB (0 V) is applied to the non-inverting input terminal of the charge amplifier CAMP.
  • a feedback capacitor Cf is connected between the inverting input terminal of the charge amplifier CAMP and the output terminal of the CV conversion unit 10.
  • An AD conversion unit 11 is connected to the subsequent stage of the CV conversion unit 10, and a synchronous detection unit 12 is connected to the subsequent stage of the AD conversion unit 11.
  • an LPF (low-pass filter) 13 is connected to the subsequent stage of the synchronous detection unit 12, and an output terminal OUT is connected to the subsequent stage of the LPF 13.
  • the circuit block of the acceleration sensor according to the first embodiment is configured.
  • modulated signals having opposite phases of 180 ° are applied to the input terminal IN1 and the input terminal IN2, respectively.
  • the detection signal based on the capacitance change in the variable capacitance corresponding to the acceleration is a low-frequency signal, it is easily affected by 1 / f noise.
  • the 1 / f noise increases, resulting in the deterioration of the S / N ratio and the detection sensitivity of the acceleration sensor. become.
  • a modulation signal is used.
  • the detection signal based on the capacitance change in the variable capacitor corresponding to the acceleration is modulated by the modulation signal to become a high frequency signal, it is difficult to receive 1 / f noise.
  • the 1 / f noise is smaller in the high frequency signal than in the low frequency signal, the S / N ratio can be improved.
  • the detection sensitivity of the acceleration sensor can be improved.
  • a modulation signal is applied to the input terminal IN1 and the input terminal IN2.
  • the capacitances of the variable capacitors VCAP1 and VCAP2 are “C”.
  • the capacitance of the variable capacitor VCAP1 increases to “C + ⁇ C”
  • the capacitance of the variable capacitor VCAP2 increases to “C”.
  • the first embodiment is configured to apply modulation signals having opposite phases to the input terminal IN1 and the input terminal IN2.
  • An analog voltage signal indicated by “2 ⁇ CV / Cf” is output from the CV converter 10.
  • the analog voltage signal is converted into a digital voltage signal by the AD converter 11. Thereafter, the demodulated signal is extracted by the synchronous detector 12. Subsequently, the demodulated signal demodulated by the synchronous detector 12 passes through an LPF (low frequency band pass filter) 14, and finally an acceleration signal (detection signal) corresponding to the acceleration is output from the output terminal OUT. Will be.
  • LPF low frequency band pass filter
  • the acceleration in the x direction can be detected.
  • the acceleration sensor in the first embodiment can detect an acceleration smaller than the gravitational acceleration used in the reflection elastic wave exploration.
  • the first feature point in the first embodiment is that, for example, as shown in FIGS. 3 to 5, the mass body MS is an upper layer mass portion UMS formed in the silicon layer SL1 and an intermediate layer formed in the insulating layer IL1. It is in the point comprised from the mass part IMS and the lower layer mass part DMS formed in the silicon layer SL2.
  • the mass of mass body MS can be made heavy. This means that the acceleration detection sensitivity can be improved.
  • the capacitance change of the electrostatic capacitance based on the displacement of the mass body also becomes large. This means that even if the acceleration is small, the capacitance change of the capacitance can be increased by increasing the mass of the mass body MS. As a result, according to the acceleration sensor in the first embodiment, it is possible to improve the detection sensitivity of acceleration.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment is mechanically fixed to the detection body to detect the acceleration (less than 9.8 m / s 2 ) of the detection body in the x direction smaller than gravity with high sensitivity.
  • the fixed portions (FU1A to FU1D, FU2A to FU2B, FU3A to FU3B) and the fixed electrodes (FE1, FE2) shown in FIG. 2 perform acceleration motion together with the detection body.
  • the mass body MS and the movable electrodes (VE1, VE2) are loosely mechanically connected in the x direction by the beams (BM1A to BM1D) and the beams (BM2A to BM2D).
  • FU1D, FU2A to FU2B, FU3A to FU3B) and the fixed electrodes (FE1, FE2) perform different movements.
  • the fixed part (FU1A to FU1D, FU2A to FU2B, FU3A to FU3B) does not move, and the force represented by the product of the applied acceleration and the mass of the mass MS is opposite to the applied acceleration. It corresponds relatively to the case where it is applied to the mass body MS.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment since the mass of the mass body MS is set to be heavy by the first feature point, a large force can be generated even with a small acceleration.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment a small acceleration in the x direction can be detected.
  • the second feature point in the first embodiment is that the fixing unit FU1A and the mass body MS are formed on the beam BM1A and the silicon layer formed in the silicon layer SL1.
  • the beam is connected to the beam BM2A formed on the SL2, and the fixed portion FU1B and the mass body MS are connected to the beam BM1B formed on the silicon layer SL1 and the beam BM2B formed on the silicon layer SL2. .
  • the second feature point in the first embodiment is that the fixed portion FU1C and the mass body MS are connected by the beam BM1C formed in the silicon layer SL1 and the beam BM2C formed in the silicon layer SL2, and The fixing unit FU1D and the mass body MS are connected by a beam BM1D formed on the silicon layer SL1 and a beam BM2D formed on the silicon layer SL2.
  • the beams (BM1A to BM1D) and the beams (BM2A to BM2D) are both thin in the x direction and have a long plate shape in the y direction and the z direction.
  • the mass body MS connected by the beams (BM1A to BM1D) and the beams (BM2A to BM2D) configured in this way is easy to be displaced in the x direction, but difficult to be displaced in the y direction and the z direction.
  • the mass body MS is sensitively displaced with respect to the acceleration in the x direction, while the mass body MS is sensitive to the acceleration in the y direction and the z direction. It becomes insensitive.
  • a small acceleration in the x direction can be detected even when an acceleration in the y direction or the z direction is applied. That is, according to the acceleration sensor AS1 in the first embodiment, it is difficult to be influenced by the acceleration in the y direction or the z direction, and therefore, a small acceleration in the x direction can be detected with high sensitivity.
  • the center position of the beam BM1A in the z direction and the center position of the mass body MS in the z direction are greatly different. It will be. In this case, torque based on the difference in the center position in the z direction is likely to be generated, and rotational movement about the y-axis resulting from the torque occurs.
  • the capacitances of the variable capacitors VCAP1 and VCAP2 shown in FIG. 2 change, or a short circuit occurs due to the contact between the movable electrode VE1 and the fixed electrode FE1, or the movable electrode VE2 and the fixed electrode FE2. May cause a short circuit due to contact with This phenomenon is prevented because the acceleration sensor AS1 according to the first embodiment that detects acceleration based on the displacement of the mass body in the x direction causes a malfunction that causes a decrease in the detection sensitivity of the acceleration in the x direction. There is a need to.
  • the beam BM1A is The beam BM1B is formed on the silicon layer SL2, and the beam BM1B is formed on the silicon layer SL2.
  • the mass body MS is also composed of an upper layer mass unit UMS formed in the silicon layer SL1, an intermediate mass unit IMS formed in the insulating layer IL1, and a lower layer mass unit DMS formed in the silicon layer SL2.
  • the center position in the z direction of the spring system and the center position in the z direction of the mass body MS substantially coincide with each other.
  • the beam BM1A and the beam BM2A that connect the fixing unit FU1A and the mass body MS are combined.
  • the dimension in the z direction in the spring system and the dimension in the z direction of the mass body MS are substantially the same.
  • the mass body MS has a rotational motion around the x-axis.
  • the capacitances of the variable capacitors VCAP1 and VCAP2 shown in FIG. 2 change, or a short circuit occurs due to the contact between the movable electrode VE1 and the fixed electrode FE1, or the movable electrode VE2 and the fixed electrode FE2. May cause a short circuit due to contact with This phenomenon is prevented because the acceleration sensor AS1 according to the first embodiment that detects acceleration based on the displacement of the mass body in the x direction causes a malfunction that causes a decrease in the detection sensitivity of the acceleration in the x direction. There is a need to.
  • the acceleration sensor AS1 for example, when focusing on the beam BM1A and the beam BM2A that connect the fixed portion FU1A and the mass body MS, as shown in FIGS. 4 and 5, the beam BM1A
  • the dimension in the z direction in the spring system combined with the beam BM1B and the dimension in the z direction of the mass body MS substantially coincide. For this reason, the malfunction mentioned above becomes difficult to occur.
  • an extra noise component rotational motion around the x axis
  • the detection sensitivity of small acceleration can be improved.
  • the third feature point in the first embodiment is that the upper mass part UMS and the lower mass part DMS penetrate at least the mass body MS through the intermediate mass part IMS.
  • the mass through-hole electrode MTH connecting the two is formed.
  • the third feature point of the first embodiment is that at least a fixed portion through electrode (FTH1A) that penetrates the insulating layer IL1 and connects the silicon layer SL1 and the silicon layer SL2 to each of the fixed portion FU1A and the fixed portion FU1B. , FTH1B, FTH2A, FTH2B) are formed.
  • the silicon layer SL1 and the silicon layer SL2 can be electrically connected.
  • the silicon layer SL1 and the silicon layer SL2 can be electrically connected to make the silicon layer SL1 and the silicon layer SL2 have the same potential.
  • the insulating layer IL1 is formed of a dielectric (silicon oxide film) having a dielectric constant greater than that of a vacuum, there is a parasitic between the silicon layer SL1 and the silicon layer SL2 formed so as to sandwich the insulating layer IL1. Capacity is generated. When such a parasitic capacitance occurs, the parasitic capacitance becomes an electrical noise source. On the other hand, even when the silicon layer SL2 is in a floating state and is galvanically isolated, electric charge is accumulated in the silicon layer SL2 that is galvanically isolated, and in this case also becomes an electrical noise source. When such an electrical noise source exists, the noise component with respect to the signal component becomes large, and the detection sensitivity of small acceleration in the x direction is lowered.
  • the silicon layer SL1 and the silicon layer SL2 are electrically connected to have the same potential.
  • the silicon layer SL2 can be prevented from being in a floating state. Therefore, according to the third feature point in the first embodiment, it is possible to reduce the electrical noise source due to the parasitic capacitance.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment the noise component with respect to the signal component is reduced, and the detection sensitivity of the small acceleration in the x direction can be improved.
  • the silicon layer SL2 since the silicon layer SL2 has the same potential as the silicon layer SL1, it is necessary to electrically isolate the silicon layer SL2 and the base layer BL connected to the ground potential (ground potential). is there. For this reason, as shown in FIGS. 3 to 5, the insulating layer IL2 is interposed between the silicon layer SL2 and the base layer BL. As a result, parasitic capacitance is generated between the silicon layer SL2 and the base layer BL. However, by increasing the thickness of the insulating layer IL2, the parasitic capacitance between the silicon layer SL2 and the base layer BL can be reduced. Can do. For example, the insulating layer IL2 can be formed thicker than the insulating layer IL1.
  • the effect of reducing the parasitic capacitance by the third feature point in the first embodiment is particularly useful in the operation method of the acceleration sensor SA1 in the first embodiment. That is, in the operation of the acceleration sensor AS1 in the first embodiment, a high-frequency modulation signal is used to reduce 1 / f noise. In this case, if there is a parasitic capacitance, the impedance to the high-frequency modulation signal is reduced, and as a result, the high-frequency modulation signal may leak from the original electrical path through the parasitic capacitance. That is, when the parasitic capacitance increases, it becomes difficult to use a modulation signal for reducing 1 / f noise.
  • the high-frequency modulation signal leaks through the parasitic capacitance even when the high-frequency modulation signal is used. This can be suppressed. That is, according to the first embodiment, a modulation signal for reducing 1 / f noise can be used, thereby obtaining an effect of improving the detection sensitivity of small acceleration in the x direction. Can do. That is, according to the third feature point of the first embodiment, a small acceleration in the x direction can be obtained by the synergistic effect of the reduction effect of the electric noise source due to the reduction of the parasitic capacitance itself and the prevention effect of leakage of the high frequency modulation signal. Detection sensitivity can be improved.
  • the fourth feature point in the first embodiment is that the mass body through electrode MTH is formed in the mass body MS, and each of the fixed portion FU1A and the fixed portion FU1B is provided.
  • the fixed portion penetrating electrodes (FTH1A, FTH1B, FTH2A, FTH2B) are formed.
  • the signal path of the acceleration sensor can be increased, thereby reducing the parasitic resistance. This will be specifically described below.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a signal path formed by adopting the fourth feature point in the first embodiment.
  • the first signal path between the input terminal IN1 and the terminal A is a signal path that transmits the silicon layer SL1.
  • the first signal path between the input terminal IN1 and the terminal A is “IN1 ⁇ PD2A, PD2B ⁇ FU2A, FU2B ⁇ FE1 ⁇ VE1 ⁇ UMS ⁇ BM1A to BM1D ⁇ FU1A to FU1D ⁇ PD1A to PD1D ⁇ A. It is.
  • the second signal path between the input terminal IN1 and the terminal A is a signal path for transmitting the silicon layer SL2.
  • the second signal path between the input terminal IN1 and the terminal A is “IN1 ⁇ PD2A, PD2B ⁇ FU2A, FU2B ⁇ FE1 ⁇ VE1 ⁇ UMS ⁇ MTH ⁇ DMS ⁇ BM2A to BM2D ⁇ FTH2A to FTH2D ⁇ FU1A.
  • FU1D ⁇ PD1A to PD1D ⁇ A ”.
  • the first signal path between the input terminal IN2 and the terminal A is a signal path for transmitting the silicon layer SL1.
  • the first signal path between the input terminal IN2 and the terminal A is “IN1 ⁇ PD3A, PD3B ⁇ FU3A, FU3B ⁇ FE2 ⁇ VE2 ⁇ UMS ⁇ BM1A to BM1D ⁇ FU1A to FU1D ⁇ PD1A to PD1D ⁇ A It is.
  • the second signal path between the input terminal IN2 and the terminal A is a signal path for transmitting the silicon layer SL2.
  • the second signal path between the input terminal IN2 and the terminal A is “IN2 ⁇ PD3A, PD3B ⁇ FU3A, FU3B ⁇ FE2 ⁇ VE2 ⁇ UMS ⁇ MTH ⁇ DMS ⁇ BM2A to BM2D ⁇ FTH2A to FTH2D ⁇ FU1A.
  • FU1D ⁇ PD1A to PD1D ⁇ A ”.
  • the second signal path (bypass) passing through the silicon layer SL2 can be provided.
  • the parasitic resistance can be reduced.
  • the fourth feature point in the first embodiment when the fourth feature point in the first embodiment is not provided, only the first signal path that transmits the silicon layer SL1 exists.
  • This first signal path is formed in the silicon layer SL1, and in order to form the movable electrode VE1 and the movable electrode VE2 having a fine structure in the silicon layer SL1, the thickness in the z direction is larger than that of the silicon layer SL2. Can not be thickened. Therefore, the beams BM1A to BM1D formed in the silicon layer SL1 cannot increase the dimension in the z direction, and thus there is a large parasitic resistance particularly between the mass body MS and the fixed portion (FU1A to FU1D). Will occur. When such a parasitic resistance occurs, the parasitic resistance becomes an electrical noise source. When such an electrical noise source exists, the noise component with respect to the signal component becomes large, and the detection sensitivity of small acceleration in the x direction is lowered.
  • the second signal path in addition to the first signal path that transmits the silicon layer SL1, there is also a second signal path (bypass) that transmits the silicon layer SL2. Become.
  • the second signal path is formed in the silicon layer SL2.
  • the second signal path is in the z direction. The thickness of can be increased. Therefore, the beams BM2A to BM2D formed in the silicon layer SL2 can have a large dimension in the z direction.
  • the first embodiment it is possible to reduce the parasitic resistance between the mass body MS and the fixed portion (FU1A to FU1D). That is, according to the fourth feature point in the first embodiment, the second signal path is provided in addition to the first signal path, and the thickness of the silicon layer SL2 in which the second signal path is provided is thick in the z direction.
  • the parasitic resistance can be reduced by a synergistic effect with the point.
  • the fourth feature point of the first embodiment it is possible to reduce the electrical noise source due to the parasitic resistance.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment the noise component with respect to the signal component is reduced, and the detection sensitivity of the small acceleration in the x direction can be improved.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment has the detection units (variable capacitance VCAP1 and variable capacitance VCAP2) that capture the displacement in the x direction of the mass body MS as a change in capacitance.
  • a servo mechanism that generates an electrostatic force that cancels the displacement in the x direction of the mass body MS can also be included.
  • the servo mechanism unit can be composed of, for example, a capacitive element including a mass body MS and a servo electrode, and a mass body based on acceleration by a Coulomb force (electrostatic force) generated by applying a servo voltage to the capacitive element. It can be configured to cancel the displacement of the MS in the x direction. Thus, even if acceleration is applied to the acceleration sensor AS1, the mass body MS is hardly displaced in the x direction, but a servo voltage proportional to the magnitude of the acceleration is applied to the servo electrode. As a result, the acceleration applied to the acceleration sensor AS1 can be detected by outputting the servo voltage.
  • the advantage of providing this servo mechanism is that the acceleration can be detected without displacing the mass body MS in the x direction. That is, when a large acceleration is applied to the mass body MS by providing the servo mechanism unit, the movable electrode VE1 and the fixed electrode FE1 (the movable electrode VE2 and the fixed electrode FE2) contact each other due to an unexpected displacement of the mass body MS. Can be prevented.
  • variable capacitor VCAP1 and variable capacitor VCAP2 constituting the detection unit and the servo mechanism unit are provided as separate components, the acceleration detection operation and the servo operation for canceling the displacement can be performed simultaneously. Benefits are gained.
  • the configuration of the servo mechanism unit is not limited to this, and for example, the variable capacitor VCAP1 and the variable capacitor VCAP2 constituting the detection unit can also function as the servo mechanism unit. That is, a configuration in which the variable capacitors VCAP1 and VCAP2 and the servo mechanism unit are shared is also possible. In this case, the acceleration detection operation and the servo operation for canceling the displacement are operated by time-sharing control.
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment includes a base layer BL disposed to face the silicon layer SL2 of the MEMS layer ML, and includes a lower layer portion DFU1A of the fixed portion FU1A, and
  • the lower layer part DFU1B of the fixed part FU1B is fixed to the base layer BL via the insulating layer IL2 (insulating fixed layer).
  • the acceleration sensor AS1 in the first embodiment is not limited to this, and includes, for example, a base layer BL disposed to face the silicon layer SL1 of the MEMS layer ML, and includes an upper layer portion UFU1A of the fixed portion FU1A and a fixed portion.
  • a configuration example in which the upper layer portion UFU1B of FU1B is fixed to the base layer BL via an insulating layer IL2 (insulating fixed layer) can also be adopted.
  • the present invention is not limited to this, and the distance in the x direction between the movable electrode VE1 and the fixed electrode FE1 constituting the variable capacitor VCAP1 is equal to the distance in the x direction between the movable electrode VE2 and the fixed electrode FE2 constituting the variable capacitor VCAP2. It does not have to be. That is, when no acceleration is applied, the capacitance of the variable capacitor VCAP1 and the capacitance of the variable capacitor VCAP2 may be different.
  • FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the acceleration sensor AS2 in the second embodiment.
  • the distance in the x direction between the movable electrode VE1 and the fixed electrode FE1 constituting the variable capacitor VCAP1 is larger than the distance in the x direction between the movable electrode VE2 and the fixed electrode FE2 constituting the variable capacitor VCAP2. It is narrower.
  • Other configurations are the same as the configuration of the acceleration sensor AS1 in the first embodiment shown in FIG.
  • the acceleration sensor AS2 in the second embodiment for example, the following advantages can be obtained. That is, when the acceleration sensor AS2 is installed with the x direction directed toward the center of the earth (vertical direction), the mass body MS, the movable electrode VE1, and the movable electrode VE2 are displaced by gravity. As a result, the distance in the x direction between the movable electrode VE1 and the fixed electrode FE1 constituting the variable capacitor VCAP1 is equal to the distance in the x direction between the movable electrode VE2 and the fixed electrode FE2 constituting the variable capacitor VCAP2.
  • the distance in the x direction between the movable electrode VE1 and the fixed electrode FE1 constituting the variable capacitor VCAP1 and the movable electrode VE2 constituting the variable capacitor VCAP2 are considered.
  • the fixed electrode FE2 can be configured such that the distance in the x direction is equal.
  • an output signal is output based on the capacitance change of the variable capacitance.
  • the acceleration sensor when measuring vibration with an amplitude of G0 / 1000 with an accuracy of 1%, if a value corresponding to the gravitational acceleration G0 has already been added at the stationary position, the acceleration sensor is (1 + 1 / 1000-1 / 100,000) Since it is necessary to separate G0 from (1 + 1/1000 + 1 / 100,000) G0, 6-digit measurement accuracy is required.
  • the acceleration sensor AS2 it is only necessary to separate (0 + 1 / 1000-1 / 100,000) G0 and (0 + 1/1000 + 1 / 100,000) G0, so that a three-digit measurement accuracy is sufficient.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the acceleration sensor AS3 in the third embodiment.
  • the fixed part FU1A is composed of a left side fixed part F1 and a right side fixed part F2 that are arranged side by side in the x direction, and the fixed part FU1B is arranged side by side in the x direction.
  • the left fixed portion F3 and the right fixed portion F4 are configured.
  • a pad PD1A is formed on the surface of the left fixed portion F1, and a pad PD1E is formed on the surface of the right fixed portion F2.
  • a pad PD1B is formed on the surface of the left fixed portion F3, and a pad PD1F is formed on the surface of the right fixed portion F4.
  • the fixed portion FU1C is composed of a left-side fixed portion F6 and a right-side fixed portion F5 that are arranged apart from each other in the x direction, and the fixed portion FU1B is arranged separately from each other in the x direction.
  • pad PD1G is formed in the surface of the left side fixing
  • a pad PD1H is formed on the surface of the left fixed portion F8, and a pad PD1D is formed on the surface of the right fixed portion F7.
  • the left fixed part F1 and the mass body MS are connected by a beam BM1A
  • the right fixed part F2 and the mass body MS are connected by a beam BM2A
  • the left fixed portion F3 and the mass body MS are connected by a beam BM1B
  • the left fixed portion F4 and the mass body MS are connected by a beam BM2B.
  • the left fixed part F6 and the mass body MS are connected by a beam BM2C
  • the right fixed part F5 and the mass body MS are connected by a beam BM1C
  • the left fixed portion F8 and the mass body MS are connected by a beam BM2D
  • the left fixed portion F7 and the mass body MS are connected by a beam BM1D.
  • the acceleration sensor AS3 in the third embodiment configured as described above also has the first feature point and the second feature point described in the first embodiment, and the detection sensitivity of the acceleration sensor AS3 is increased. Can be improved.
  • a fixed portion through electrode is formed in each of the left fixed portion F1 and the right fixed portion F2, and a fixed portion through electrode is formed in each of the left fixed portion F3 and the right fixed portion F4. .
  • a fixed portion through electrode is formed in each of the left fixed portion F6 and the right fixed portion F5, and a fixed portion through electrode is formed in each of the left fixed portion F8 and the right fixed portion F7.
  • the first feature point and the second feature point described in the first embodiment it also has a third feature point that contributes to the reduction of parasitic capacitance, thereby further detecting the acceleration sensor AS3.
  • the sensitivity can be improved.
  • the acceleration sensor AS3 includes a mass body through electrode formed in the mass body MS, a fixed portion through electrode formed in one of the left fixed portion F1 and the right fixed portion F2, and the left fixed portion F3.
  • a fixed portion through electrode is formed on one of the right fixed portions F4.
  • the fixed portion through electrode is formed in one of the left fixed portion F6 and the right fixed portion F5, and the fixed portion through electrode is formed in either the left fixed portion F8 or the right fixed portion F7.
  • the third feature point contributes to the reduction of the parasitic capacitance, so that the acceleration sensor AS3 is further improved.
  • the detection sensitivity can be improved.
  • a mass body through electrode is formed in the mass body MS, a fixed portion through electrode is formed in each of the left fixed portion F1 and the right fixed portion F2, and the left fixed portion F3 and the right fixed portion are fixed.
  • a fixed portion through electrode is formed in each of the portions F4.
  • a fixed portion through electrode is formed in each of the left fixed portion F6 and the right fixed portion F5, and a fixed portion through electrode is formed in each of the left fixed portion F8 and the right fixed portion F7.
  • the third feature point contributes to the reduction of the parasitic capacitance and the fourth feature point contributes to the reduction of the parasitic resistance.
  • the detection sensitivity of the acceleration sensor AS3 can be further improved.
  • the base layer BL is desirably formed of the same material as the silicon layer SL1 and the silicon layer SL2 in order to suppress the bending of the acceleration sensor.
  • it may be formed of an insulating material such as a glass substrate or a ceramic substrate having a thermal expansion coefficient relatively close to that of silicon. In this case, since the thermal expansion coefficient is different from that of other materials, the acceleration sensor is likely to be deformed, but an advantage that no parasitic capacitance is generated between the acceleration sensor and the silicon layer SL2 can be obtained.
  • the upper layer mass part UMS formed in the silicon layer SL1 and the lower layer mass part DMS formed in the silicon layer SL2 do not have to have the same planar shape.
  • the acceleration sensor according to the above embodiment has four beams BM1A to BM1D and four beams BM2A to BM2D.
  • the mass body MS allows the displacement in the x direction. Therefore, the shape and the number of beams are not limited within the range in which this function can be realized. For example, a folded beam can be used.
  • the detection unit includes the two parallel plate type variable capacitors VCAP1 and the two parallel plate type variable capacitors VCAP2.
  • the variable capacitor that constitutes may be comb-shaped and the number is not particularly limited.
  • the MEMS layer ML is formed of the silicon layer SL1, the insulating layer IL1, and the silicon layer SL2.
  • the present invention is not limited to this, and the MEMS layer ML includes the first conductor layer, the insulating layer, and the insulating layer. What is necessary is just to be formed from the 2nd conductor layer.
  • the second conductor layer is desirably formed of a material having the same coefficient of thermal expansion. For example, when an SOI substrate is used, the bending of the mass body MS can be effectively suppressed.
  • the pad formed on the surface of the fixed part is formed of an aluminum film because it is connected to the terminal by a wire made of aluminum (Al), for example.
  • Al aluminum
  • the pad can be formed from a gold film that has low electrical resistance and is resistant to corrosion.
  • the fixed portion and the substrate may be bonded using a wafer bonding technique regardless of the presence or absence of a pad. In this case, since the fixing portion is fixed at the bonding portion, the insulating layer IL2 and the base layer BL can be omitted.

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Abstract

　高感度な加速度センサを実現できる技術を提供する。具体的には、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとが、シリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ａとシリコン層ＳＬ２に形成された梁ＢＭ２Ａによって接続され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂと質量体ＭＳとが、シリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ｂとシリコン層ＳＬ２に形成された梁ＢＭ２Ｂによって接続されている。これにより、ｘ方向の加速度の検出感度の向上に寄与する質量体ＭＳのｘ方向の変位（信号成分）とは異なる運動（ノイズ成分）を抑制できる結果、ｘ方向の小さな加速度の検出感度を向上することができる。

Description

加速度センサ
　本発明は、加速度センサに関し、例えば、重力よりも小さい微小加速度を検出する加速度センサに関する。
　特開２００４－３６１３９４号公報（特許文献１）には、質量体を、第１導体層に形成された上層質量部と、第１導体層の下層の絶縁層に形成された中間質量部と、絶縁層の下層の第２導体層に形成された下層質量部とから構成する慣性センサが記載されている。そして、この慣性センサでは、固定部と質量体とが第１導体層に形成された梁で接続されている。このように構成されている慣性センサでは、例えば、面内方向（ｘｙ平面内）の加速度が印加されると、梁の変形（たわみ）によって、面外方向（ｚ方向）への回転変位が生じ、このｚ方向への変位を静電容量の変化として捉えて加速度を検出している。
特開２００４－３６１３９４号公報
　反射法地震探査は、地表で衝撃波または連続波を発生させることにより、地下の反射面（音響インピーダンスの変化する境界面）から反射して地上に戻ってくる反射波を、地表に展開した受振器で測定し、解析して地下反射面の深度分布や地下構造を探査する方法である。例えば、この反射法地震探査は、石油や天然ガスの主な探査方法として広く利用されている。特に、次世代の反射法地震探査用センサとして、重力加速度よりも遥かに微小な振動加速度を検知する加速度センサが注目されている。このような加速度センサを実用化するために、低ノイズで非常に高感度な加速度センサの開発が望まれている。
　本発明の目的は、高感度な加速度センサを実現できる技術を提供することにある。
　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　一実施の形態における加速度センサは、第１導体層と、第１導体層の下層に形成された絶縁層と、絶縁層の下層に形成された第２導体層とからなるＭＥＭＳ層を備える。ここで、加速度センサは、第１方向に変位可能な質量体と、第１方向と交差する第２方向において、質量体を挟むように離間して配置された第１固定部および第２固定部とを有する。さらに、加速度センサは、第１固定部と質量体とを接続し、かつ、第１導体層に形成された第１梁と、第１固定部と質量体とを接続し、かつ、第２導体層に形成された第２梁と、第２固定部と質量体とを接続し、かつ、第１導体層に形成された第３梁と、第２固定部と質量体とを接続し、かつ、第２導体層に形成された第４梁とを有する。
　このとき、第１固定部は、第１導体層に形成された第１上層部と、絶縁層に形成された第１中間部と、第２導体層に形成された第１下層部とから構成される。また、第２固定部は、第１導体層に形成された第２上層部と、絶縁層に形成された第２中間部と、第２導体層に形成された第２下層部とから構成される。さらに、質量体は、第１導体層に形成された上層質量部と、絶縁層に形成された中間質量部と、第２導体層に形成された下層質量部とから構成される。
　一実施の形態によれば、高感度な加速度センサを実現できる。
反射法弾性波探査の概要を示した地表の断面模式図である。 実施の形態１における加速度センサのレイアウト構成を示す平面図である。 図２のＡ－Ａ線で切断した断面図である。 図２のＢ－Ｂ線で切断した断面図である。 図２のＣ－Ｃ線で切断した断面図である。 加速度センサの動作を説明する回路ブロック図である。 加速度センサに形成される信号経路を説明する図である。 実施の形態２における加速度センサの構成を示す平面図である。 実施の形態３における加速度センサの構成を示す平面図である。
　以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
　また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
　同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
　また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
　（実施の形態１）
　＜加速度センサの適用分野例＞
　加速度センサは、自動車の姿勢制御、スマートフォン、あるいは、ゲーム機等の幅広い分野で利用される。これらの分野で使用される加速度センサは、小型で数百Ｈｚ以下という低周波数帯域で、重力の数倍の大きさの加速度を検出することができる。
　一方、近年において、加速度センサの利用分野は、上述した分野に限らず、地中の資源探査を目的とする分野にも拡大している。このような地中の資源探査分野において、物理探査の一種である反射法弾性波探査（反射法地震探査）は、人工的に地震波を発生させた後、地表に設置した受振器（加速度センサ）で地下から跳ね返ってくる反射波を捉えることにより、その結果を解析して地下構造を解明する技術である。
　図１は、反射法弾性波探査の概要を示した地表の断面模式図である。図１において、地表ＧＮＤに設置された起振源ＶＢから地中に弾性波（図中の矢印）を伝播させた後、複数の地層の境界ＢＵＤ１や境界ＢＵＤ２で反射した弾性波を、地表ＧＮＤに設置された加速度センサ（受振器）ＡＳでセンシングする。一般的な起振源ＶＢは、地表に対して垂直方向に発振するため、鉛直方向に近い方向にＰ波が効率よく励振される。このため、反射法弾性波探査では、Ｐ波が用いられる。また、再び地表ＧＮＤに戻ってくる弾性波は、鉛直方向に近い方向から伝播してくるＰ波であるため、加速度センサＡＳは、鉛直方向の弾性振動を検知する必要がある。図１に示すように、様々な方向に励振された弾性波は、減衰の大きい地中を伝播し、複数の地層の境界ＢＵＤ１や境界ＢＵＤ２で反射し、再び減衰の大きい地中を伝搬して、広い領域に拡散して地表ＧＮＤに戻ってくる。
　このように、反射法弾性波探査では、微弱な弾性振動を検知するため、加速度センサＡＳには、鉛直方向に高感度である必要がある。具体的に、微弱な弾性振動の加速度は、重力加速度よりも小さいため、反射法弾性波探査で使用される加速度センサには、重力加速度よりも小さな加速度を高感度に検出することが要求される。
　＜改善の検討＞
　この点に関し、本実施の形態１では、特に、面内方向（ｘｙ平面内）の加速度が印加されると、質量体に面内方向の変位が生じ、この変位を面内方向に設けられた静電容量の容量変化として捉える加速度センサに着目し、この加速度センサにおいて、重力加速度よりも小さな加速度を高感度に検出することを検討している。
　ここで、例えば、特許文献１には、重力加速度よりも小さな加速度を高感度に検出する（Ｓ／Ｎ比を向上する）観点から、第１層と、第１層の下層に形成された絶縁層と、絶縁層の下層に形成された第２層からなるＳＯＩ層を利用して、加速度センサの構成要素である質量体の質量を大きくする構成が記載されている。具体的に、特許文献１には、ＳＯＩ層の第１層に質量体を形成するとともに、絶縁層を介した第２層に追加質量体を付加して、加速度センサの機械雑音を低減する技術が記載されている。
　このとき、特許文献１に記載された技術では、固定部と質量体とが第１導体層に形成された梁だけで接続されている。なぜなら、特許文献１に記載された慣性センサでは、例えば、面内方向（ｘｙ平面内）の加速度が印加されると、梁の変形（たわみ）によって、面外方向（ｚ方向）への回転変位を生じさせる必要があるからである。すなわち、特許文献１に記載された慣性センサでは、面内方向（ｘｙ平面内）の加速度が印加されることによって、梁のｚ方向への変形（たわみ）を生じさせ、このｚ方向への変位を面外方向に設けられた静電容量の変化として捉えることを検出原理としている。
　したがって、特許文献１に記載された慣性センサは、本実施の形態１で着目している面内方向（ｘｙ平面内）の加速度を面内方向（ｘｙ平面内）に設けられた静電容量の容量変化として捉える加速度センサとは検出原理が相違することになる。特に、本実施の形態１で着目している加速度センサとして、特許文献１に記載された慣性センサの構成を採用すると、面内方向（ｘｙ平面内）の加速度が印加された場合、質量体に面内方向の変位が生じるだけでなく、面外方向（ｚ方向）への梁の変形（たわみ）も生じることになり、これによって、面外方向（ｚ方向）への回転変位も生じることになる。この面外方向への回転変位は、本実施の形態１で着目している加速度センサにおいては、質量体の面内方向の変位に加わる余剰な雑音成分となるものであり、加速度センサの高感度化を阻害することになる。つまり、本実施の形態１で着目している加速度センサでは、高感度化を実現するために、面内方向（ｘｙ平面内）の加速度が印加された場合、質量体に面内方向の変位が生じればよく、なるべく、梁の変形（たわみ）に起因する面外方向（ｚ方向）への回転変位を抑制する必要があるのである。このことから、本実施の形態１で着目している加速度センサの高感度化を図る観点から、特許文献１に記載された慣性センサの構成は、改善の余地が存在するのである。
　そこで、本実施の形態１では、面内方向（ｘｙ平面内）の加速度が印加されると、質量体に面内方向の変位が生じ、この変位を面内方向に設けられた静電容量の容量変化として捉える加速度センサを前提として、この加速度センサの高感度化を図る観点から工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明することにする。
　＜実施の形態１における加速度センサの構成＞
　図２は、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１のレイアウト構成を示す平面図である。図２において、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１は、枠体ＦＲを有し、この枠体ＦＲの内部に空洞部ＣＡＶが形成されている。
　空洞部ＣＡＶの内部には、例えば、ｘ方向に長い矩形形状からなる質量体ＭＳが配置されており、質量体ＭＳの中心部に質量体貫通電極ＭＴＨが形成されている。この質量体ＭＳは、ｘ方向に変位可能なように構成されている。
　また、空洞部ＣＡＶの内部には、固定部ＦＵ１Ａおよび固定部ＦＵ１Ｂが配置されている。具体的に、固定部ＦＵ１Ａと固定部ＦＵ１Ｂは、ｘ方向と交差するｙ方向において、質量体ＭＳを挟むように離間して配置されている。同様に、空洞部ＣＡＶの内部には、固定部ＦＵ１Ｃおよび固定部ＦＵ１Ｄが配置されている。具体的に、固定部ＦＵ１Ｃと固定部ＦＵ１Ｄも、ｘ方向と交差するｙ方向において、質量体ＭＳを挟むように離間して配置されている。このとき、固定部ＦＵ１Ａの表面には、パッドＰＤ１Ａが形成され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂの表面には、パッドＰＤ１Ｂが形成されている。同様に、固定部ＦＵ１Ｃの表面には、パッドＰＤ１Ｃが形成され、かつ、固定部ＦＵ１Ｄの表面には、パッドＰＤ１Ｄが形成されている。
　そして、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとは、梁ＢＭ１Ａと梁ＢＭ２Ａとで接続され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂと質量体ＭＳとは、梁ＢＭ１Ｂと梁ＢＭ２Ｂとで接続されている。同様に、固定部ＦＵ１Ｃと質量体ＭＳとは、梁ＢＭ１Ｃと梁ＢＭ２Ｃとで接続され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂと質量体ＭＳとは、梁ＢＭ１Ｄと梁ＢＭ２Ｄとで接続されている。
　したがって、質量体ＭＳは、４本の梁ＢＭ１Ａ～ＢＭ１Ｄと４本の梁ＢＭ２Ａ～ＢＭ２Ｄとを合わせた８本の梁で懸架されていることになる。このとき、８本の梁は、それぞれ、ｘ方向に短く、かつ、ｙ方向に延在するように長く形成されており、この結果、質量体ＭＳは、ｘ方向に変位可能なように構成されていることになる。ここで、梁ＢＭ１Ａと梁ＢＭ２Ａとは、ｘ方向に離間して配置され、梁ＢＭ１Ｂと梁ＢＭ２Ｂとは、ｘ方向に離間して配置されている。同様に、梁ＢＭ１Ｃと梁ＢＭ２Ｃとは、ｘ方向に離間して配置され、梁ＢＭ１Ｄと梁ＢＭ２Ｄとは、ｘ方向に離間して配置されている。
　続いて、図２に示すように、質量体ＭＳには、質量体ＭＳと一体的に変位可能な可動電極ＶＥ１および可動電極ＶＥ２が形成されている。そして、ｘ方向において、可動電極ＶＥ１と対向するように固定電極ＦＥ１が配置され、かつ、ｘ方向において、可動電極ＶＥ２と対向するように固定電極ＦＥ２が配置されている。これにより、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１には、可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１からなる可変容量ＶＣＡＰ１と、可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２からなる可変容量ＶＣＡＰ２とが形成されることになる。この結果、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、質量体ＭＳのｘ方向の変位を可変容量ＶＣＡＰ１および可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量の変化として捉える検出部を有することになる。すなわち、図２において、検出部は、固定部ＦＵ２Ａに接続された固定電極ＦＥ１と、この固定電極ＦＥ１と対向配置された可動電極ＶＥ１とからなる可変容量ＶＣＡＰ１と、固定部ＦＵ２Ｂに接続された固定電極ＦＥ１と、この固定電極ＦＥ１と対向配置された可動電極ＶＥ１とからなる可変容量ＶＣＡＰ１とを含む。さらに、検出部は、固定部ＦＵ３Ａに接続された固定電極ＦＥ２と、この固定電極ＦＥ２と対向配置された可動電極ＶＥ２とからなる可変容量ＶＣＡＰ２と、固定部ＦＵ３Ｂに接続された固定電極ＦＥ２と、この固定電極ＦＥ２と対向配置された可動電極ＶＥ２とからなる可変容量ＶＣＡＰ２とを含む。つまり、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１は、２つの可変容量ＶＣＡＰ１と２つの可変容量ＶＣＡＰ２とを合わせた４つの可変容量からなる検出部を備えていることになる。
　このとき、図２からわかるように、質量体ＭＳが＋ｘ方向に変位する場合、可変容量ＶＣＡＰ１を構成する可動電極ＦＥ１と固定電極ＦＥ１との間の距離が大きくなる一方、可変容量ＶＣＡＰ２を構成する可動電極ＦＥ２と固定電極ＦＥ２との間の距離が小さくなる。この結果、質量体ＭＳが＋ｘ方向に変位する場合、可変容量ＶＣＡＰ１の静電容量は減少し、かつ、可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量は増加することになる。
　一方、質量体ＭＳが－ｘ方向に変位する場合、可変容量ＶＣＡＰ１を構成する可動電極ＦＥ１と固定電極ＦＥ１との間の距離が小さくなる一方、可変容量ＶＣＡＰ２を構成する可動電極ＦＥ２と固定電極ＦＥ２との間の距離が大きくなる。この結果、質量体ＭＳが－ｘ方向に変位する場合、可変容量ＶＣＡＰ１の静電容量は増加し、かつ、可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量は減少することになる。
　このように、本実施の形態１においては、質量体ＭＳの変位に対して、静電容量の変化が逆特性となる可変容量ＶＣＡＰ１と可変容量ＶＣＡＰ２が形成されており、この可変容量ＶＣＡＰ１と可変容量ＶＣＡＰ２の組み合わせによって、検出部が構成されている。
　なお、固定部ＦＵ２Ａの表面には、パッドＰＤ２Ａが形成され、かつ、固定部ＦＵ２Ｂの表面には、パッドＰＤ２Ｂが形成されている。同様に、固定部ＦＵ３Ａの表面には、パッドＰＤ３Ａが形成され、かつ、固定部ＦＵ３Ｂの表面には、パッドＰＤ３Ｂが形成されている。
　次に、図３は、図２のＡ－Ａ線で切断した断面図である。図３に示すように、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１は、シリコン層ＳＬ１と、シリコン層ＳＬ１の下層に形成された絶縁層ＩＬ１と、絶縁層ＩＬ１の下層に形成されたシリコン層ＳＬ２とからなるＭＥＭＳ層ＭＬを有し、このＭＥＭＳ層ＭＬの下層に絶縁層ＩＬ２を介してベース層ＢＬが形成されている。例えば、ＭＥＭＳ層ＭＬは、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板から構成することができる。
　図３において、ベース層ＢＬは、例えば、電気抵抗の小さなシリコン基板から構成されており、加速度センサＡＳ１を機械的に保持する機能とともに、加速度センサＡＳ１のパッケージの底面として機能する。
　このベース層ＢＬの両端部には、ベース層ＢＬに固定された枠体ＦＲが形成され、この枠体ＦＲは、絶縁層ＩＬ２とＭＥＭＳ層にわたって形成されている。枠体ＦＲは、加速度センサＡＳ１を機械的に保持する機能とともに、加速度センサＡＳ１のパッケージの側面として機能する。そして、ベース層ＢＬと枠体ＦＲとに囲まれるように空洞部ＣＡＶが形成されており、この空洞部ＣＡＶの内部に質量体ＭＳが配置されている。
　絶縁層ＩＬ２は、ベース層ＢＬ上に形成された絶縁膜であり、ベース層ＢＬとＭＥＭＳ層ＭＬとを電気的に分離する機能を有する。例えば、絶縁層ＩＬ２は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜から形成されており、充分に電気抵抗値が大きくなっている。これにより、絶縁層ＩＬ２によって、ベース層ＢＬ上に絶縁層ＩＬ２を介してＭＥＭＳ層ＭＬを配置しながら、ベース層ＢＬとＭＥＭＳ層とを電気的に分離することができる。
　続いて、絶縁層ＩＬ２上に形成されているＭＥＭＳ層ＭＬは、シリコン層ＳＬ２と、シリコン層ＳＬ２上に形成された絶縁層ＩＬ１と、絶縁層ＩＬ１上に形成されたシリコン層ＳＬ１とから形成されている。このとき、シリコン層ＳＬ２は、シリコン層ＳＬ１よりも厚く形成されている。言い換えれば、シリコン層ＳＬ１は、シリコン層ＳＬ２よりも薄く形成されている。そして、シリコン層ＳＬ１とシリコン層ＳＬ２との間に介在する絶縁層ＩＬ１は、シリコン層ＳＬ１をエッチング加工する際に、シリコン層ＳＬ２にダメージを与えないように設けられたエッチングストッパ層として機能する。さらに言えば、絶縁層ＩＬ１は、シリコン層ＳＬ２をエッチング加工する際に、シリコン層ＳＬ１にダメージを与えないように設けられたエッチングストッパ層としても機能する。例えば、絶縁層ＩＬ１は、酸化シリコン膜から形成することができる。
　次に、図３に示すように、ベース層ＢＬと枠体ＦＲとに囲まれる空洞部ＣＡＶの内部に配置されるＭＥＭＳ層ＭＬに質量体ＭＳが形成されている。つまり、図３において、質量体ＭＳは、シリコン層ＳＬ１に形成された上層質量部ＵＭＳと、絶縁層ＩＬ１に形成された中間質量部ＩＭＳと、シリコン層ＳＬ２に形成された下層質量部ＤＭＳとから構成されている。そして、質量体ＭＳには、中間質量部ＩＭＳを貫通して上層質量部ＵＭＳと下層質量部ＤＭＳとを接続する質量体貫通電極ＭＴＨが形成されている。
　ここで、図３に示すように、上層質量部ＵＭＳが形成されているシリコン層ＳＬ１には、梁ＢＭ１Ａおよび梁ＢＭ１Ｃが形成されているとともに、可動電極ＶＥ１および可動電極ＶＥ２が形成されている。このように、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ１には、微細な可動電極ＶＥ１および可動電極ＶＥ２を形成する必要があるため、シリコン層ＳＬ１の厚さは、シリコン層ＳＬ２の厚さよりも薄くなっている。
　一方、下層質量部ＤＭＳが形成されているシリコン層ＳＬ２には、梁ＢＭ２Ａおよび梁ＢＭ２Ｃが形成されている。ただし、シリコン層ＳＬ２には、可動電極ＶＥ１および可動電極ＶＥ２が形成されておらず、下層質量部ＤＭＳの質量を大きくすることができるため、シリコン層ＳＬ２の厚さは、シリコン層ＳＬ１よりも厚く形成されている。
　続いて、図４は、図２のＢ－Ｂ線で切断した断面図である。図４に示すように、ベース層ＢＬと枠体ＦＲとに囲まれるように空洞部ＣＡＶが形成されており、この空洞部ＣＡＶの内部に固定部ＦＵ１Ａおよび固定部ＦＵ１Ｂが形成されている。このとき、固定部ＦＵ１Ａは、シリコン層ＳＬ１に形成された上層部ＵＦＵ１Ａと、絶縁層ＩＬ１に形成された中間部ＩＦＵ１Ａと、シリコン層ＳＬ２に形成された下層部ＤＦＵ１Ａとから構成されている。同様に、固定部ＦＵ１Ｂは、シリコン層ＳＬ１に形成された上層部ＵＦＵ１Ｂと、絶縁層ＩＬ１に形成された中間部ＩＦＵ１Ｂと、シリコン層ＳＬ２に形成された下層部ＤＦＵ１Ｂとから構成されている。そして、固定部ＦＵ１Ａには、中間部ＩＦＵ１Ａを貫通して上層部ＵＦＵ１Ａと下層部ＤＦＵ１Ａとを接続する固定部貫通電極ＦＴＨ１Ａが形成され、かつ、上層部ＵＦＵ１Ａ上にパッドＰＤ１Ａが形成されている。同様に、固定部ＦＵ１Ｂには、中間部ＩＦＵ１Ｂを貫通して上層部ＵＦＵ１Ｂと下層部ＤＦＵ１Ｂとを接続する固定部貫通電極ＦＴＨ１Ｂが形成され、かつ、上層部ＵＦＵ１Ｂ上にパッドＰＤ１Ｂが形成されている。
　次に、図４に示すように、固定部ＦＵ１Ａと固定部ＦＵ１Ｂとに挟まれるように質量体ＭＳが配置されている。そして、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとは、梁ＢＭ１Ａで接続され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂと質量体ＭＳとは、梁ＢＭ１Ｂで接続されている。具体的に、梁ＢＭ１Ａは、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ１に形成されており、固定部ＦＵ１Ａの上層部ＵＦＵ１Ａと質量体ＭＳの上層質量部ＵＭＳとを接続している。同様に、梁ＢＭ１Ｂは、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ１に形成されており、固定部ＦＵ１Ｂの上層部ＵＦＵ１Ｂと質量体ＭＳの上層質量部ＵＭＳとを接続している。このように、図４に示す断面図において、質量体ＭＳは、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ａおよび梁ＢＭ１Ｂによって懸架されていることになる。
　続いて、図５は、図２のＣ－Ｃ線で切断した断面図である。図５に示すように、ベース層ＢＬと枠体ＦＲとに囲まれるように空洞部ＣＡＶが形成されており、この空洞部ＣＡＶの内部に固定部ＦＵ１Ａおよび固定部ＦＵ１Ｂが形成されている。このとき、固定部ＦＵ１Ａには、中間部ＩＦＵ１Ａを貫通して上層部ＵＦＵ１Ａと下層部ＤＦＵ１Ａとを接続する固定部貫通電極ＦＴＨ２Ａが形成されている。同様に、固定部ＦＵ１Ｂには、中間部ＩＦＵ１Ｂを貫通して上層部ＵＦＵ１Ｂと下層部ＤＦＵ１Ｂとを接続する固定部貫通電極ＦＴＨ２Ｂが形成されている。
　そして、固定部ＦＵ１Ａと固定部ＦＵ１Ｂとに挟まれるように質量体ＭＳが配置されている。ここで、図５に示すように、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとは、梁ＢＭ２Ａで接続され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂと質量体ＭＳとは、梁ＢＭ２Ｂで接続されている。具体的に、梁ＢＭ２Ａは、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ２に形成されており、固定部ＦＵ１Ａの下層部ＤＦＵ１Ａと質量体ＭＳの下層質量部ＤＭＳとを接続している。同様に、梁ＢＭ２Ｂは、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ２に形成されており、固定部ＦＵ１Ｂの下層部ＤＦＵ１Ｂと質量体ＭＳの下層質量部ＤＭＳとを接続している。このように、図５に示す断面図において、質量体ＭＳは、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ２に形成された梁ＢＭ２Ａおよび梁ＢＭ２Ｂによって懸架されていることになる。
　以上のことから、図２～図５を参照するとわかるように、例えば、質量体ＭＳは、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ１に形成された４本の梁（ＢＭ１Ａ、ＢＭ１Ｂ、ＢＭ１Ｃ、ＢＭ１Ｄ）と、ＭＥＭ層ＭＬのシリコン層ＳＬ２に形成された４本の梁（ＢＭ２Ａ，ＢＭ２Ｂ、ＢＭ２Ｃ、ＢＭ２Ｄ）とを組み合わせた８本の梁で懸架されていることがわかる。
　なお、図２～図５に示す空洞部ＣＡＶは、例えば、大気圧よりも充分に低い圧力の気体によって封止されている。具体的には、接着材によって、ベース層ＢＬの下面をセラミックパッケージの内部に固定した後、低気圧雰囲気で、加速度センサＡＳ１を覆う蓋で閉じることにより、加速度センサＡＳ１を低気圧で気密封止することができる。また、枠体ＦＲ上に、ガラス基板、シリコン基板、セラミック基板、あるいは、金属基板などを蓋として接合することによっても、加速度センサＡＳ１を低気圧で気密封止することができる。
　＜実施の形態１における加速度センサの動作＞
　次に、本実施の形態１における加速度センサの動作について説明する。図６は、本実施の形態１における加速度センサの動作を説明する回路ブロック図である。以下では、図２と図６とを対応させながら、本実施の形態１における加速度センサの動作を説明する。
　図６における入力端子ＩＮ１は、図２に示すパッドＰＤ２ＡおよびパッドＰＤ２Ｂに対応し、図６における入力端子ＩＮ２は、図２に示すパッドＰＤ３ＡおよびパッドＰＤ３Ｂに対応する。そして、図６において、入力端子ＩＮ１と接続されている可変容量ＶＣＡＰ１は、図２に示す可変容量ＶＣＡＰ１に対応し、入力端子ＩＮ２と接続されている可変容量ＶＣＡＰ２は、図２に示す可変容量ＶＣＡＰ２に対応する。さらに、図６における可変容量ＶＣＡＰ１と可変容量ＶＣＡＰ２との接続ノード（端子Ａ）は、図２に示すパッドＰＤ１Ａ～ＰＤ１Ｄに対応する。そして、図２に示すパッドＰＤ１Ａ～ＰＤ１Ｄは、図６におけるＣＶ変換部１０と接続されている。具体的に、可変容量ＶＣＡＰ１と可変容量ＶＣＡＰ２との接続ノード（中間ノード）（端子Ａ）は、例えば、シングルエンドオペアンプから構成されるチャージアンプＣＡＭＰの反転入力端子と接続されている。そして、チャージアンプＣＡＭＰの非反転入力端子には、固定電位ＶＢ（０Ｖ）が印加される。さらに、チャージアンプＣＡＭＰの反転入力端子とＣＶ変換部１０の出力端子との間には、帰還容量Ｃｆが接続されている。そして、ＣＶ変換部１０の後段には、ＡＤ変換部１１が接続され、ＡＤ変換部１１の後段には、同期検波部１２が接続されている。さらに、同期検波部１２の後段には、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１３が接続され、このＬＰＦ１３の後段に出力端子ＯＵＴが接続されている。以上のようにして、本実施の形態１における加速度センサの回路ブロックが構成されていることになる。
　まず、図６に示すように、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２に、それぞれ１８０°位相の異なる逆位相の変調信号が印加される。例えば、原理的には、変調信号を印加しなくても加速度に起因する可変容量での容量変化を検出することにより、加速度を検出することは可能である。ただし、加速度に対応した可変容量での容量変化に基づく検出信号は、低周波信号であるため、１／ｆノイズの影響を受けやすくなる。すなわち、加速度に対応した可変容量での容量変化に基づく検出信号をそのまま使用する構成では、１／ｆノイズが大きくなる結果、Ｓ／Ｎ比が劣化して、加速度センサの検出感度が低下することになる。そこで、本実施の形態１では、変調信号を使用している。この場合、加速度に対応した可変容量での容量変化に基づく検出信号が変調信号で変調されて高周波信号となるため、１／ｆノイズを受けにくくなるのである。つまり、高周波信号では、低周波信号よりも１／ｆノイズが小さくなることから、Ｓ／Ｎ比を向上できる結果、加速度センサの検出感度を向上することができるのである。このような理由から、本実施の形態１では、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２とに変調信号を印加している。
　続いて、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２とに互いに逆位相の変調信号を印加する理由について説明する。図６において、可変容量ＶＣＡＰ１と可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量を「Ｃ」とする。そして、加速度が印加されて、図２に示す質量体ＭＳが－ｘ方向に変位する場合、可変容量ＶＣＡＰ１の静電容量が「Ｃ＋ΔＣ」に増加する一方、可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量が「Ｃ－ΔＣ」に減少するとする。この場合、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２とに互いに逆位相の変調信号が印加されている場合、可変容量ＶＣＡＰ１には、Ｑ１＝（Ｃ＋ΔＣ）Ｖの電荷が蓄積される一方、可変容量ＶＣＡＰ２には、Ｑ２＝－（Ｃ－ΔＣ）Ｖの電荷が蓄積される。したがって、可変容量ＶＣＡＰ１と可変容量ＶＣＡＰ２の組み合わせでの電荷移動量は、（Ｃ＋ΔＣ）Ｖ－（Ｃ－ΔＣ）Ｖ＝２ΔＣＶとなる。つまり、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２とに互いに逆位相の変調信号が印加されている場合には、可変容量ＶＣＡＰ１の静電容量「Ｃ」と可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量を「Ｃ」とがキャンセルされて、電荷移動量には、加速度に起因する容量変化（ΔＣ）の成分だけ含まれることになる。この結果、電荷移動量において、加速度に起因する容量変化（ΔＣ）とは無関係な静電容量「Ｃ」がキャンセルされる結果、容量変化（ΔＣ）に対応する電荷移動量が取り出されるため、加速度センサの検出感度を向上することができるのである。このような理由から、本実施の形態１では、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２とに互いに逆位相の変調信号を印加するように構成している。
　以上のことを前提として、本実施の形態１における加速度センサの動作について説明する。図６において、入力端子ＩＮ１と入力端子ＩＮ２に、それぞれ１８０°位相の異なる逆位相の変調信号を印加する。ここで、加速度が加わることにより、可変容量ＶＣＡＰ１の静電容量が「Ｃ＋ΔＣ」に増加する一方、可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量が「Ｃ－ΔＣ」に減少するとする。
　この結果、まず、可変容量ＶＣＡＰ１と可変容量ＶＣＡＰ２の組み合わせでの電荷移動量は、（Ｃ＋ΔＣ）Ｖ－（Ｃ－ΔＣ）Ｖ＝２ΔＣＶとなり、帰還容量Ｃｆの静電容量を「Ｃｆ」とすると、ＣＶ変換部１０から「２ΔＣＶ／Ｃｆ」で示されるアナログ電圧信号が出力される。
　そして、アナログ電圧信号は、ＡＤ変換部１１でデジタル電圧信号に変換される。その後、同期検波部１２で復調信号が抽出される。続いて、同期検波部１２で復調された復調信号は、ＬＰＦ（低周波数帯域通過フィルタ）１４を通過することにより、最終的に、加速度に対応した加速度信号（検出信号）が出力端子ＯＵＴから出力されることになる。
　以上のようにして、本実施の形態１における加速度センサによれば、ｘ方向の加速度を検出することができる。なお、例えば、ｘ方向を鉛直方向とすれば、本実施の形態１における加速度センサによって、反射法弾性波探査で使用される重力加速度よりも小さな加速度を検出することができる。
　＜実施の形態１における特徴＞
　次に、本実施の形態１における特徴点について説明する。本実施の形態１における第１特徴点は、例えば、図３～図５に示すように、質量体ＭＳが、シリコン層ＳＬ１に形成された上層質量部ＵＭＳと、絶縁層ＩＬ１に形成された中間質量部ＩＭＳと、シリコン層ＳＬ２に形成された下層質量部ＤＭＳとから構成されている点にある。これにより、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、質量体ＭＳの質量を重くすることができる。このことは、加速度の検出感度を向上できることを意味している。
　なぜなら、例えば、ニュートンの運動方程式（Ｆ＝ｍ・ａ）より、加速度センサに働く力（Ｆ）は、質量体ＭＳの質量（ｍ）と加速度（ａ）との積となることから、加速度が小さくても、質量体ＭＳの質量が大きければ、加速度センサに働く力は大きくなるからである。すなわち、フックの法則（Ｆ＝ｋ・ｘ）より、加速度センサに働く力（Ｆ）は、バネ定数（ｋ）と質量体ＭＳの変位（ｘ）との積となる。このことから、加速度センサに働く力が大きくなれば、質量体ＭＳの変位が大きくなる。つまり、加速度が小さくても、質量体ＭＳの質量が重くなると、質量体の変位が大きくなるのである。このため、質量体の変位に基づく静電容量の容量変化も大きくなる。このことは、加速度の大きさが小さくても、質量体ＭＳの質量を重くすれば、静電容量の容量変化を大きくすることができることを意味する。この結果、本実施の形態１における加速度センサによれば、加速度の検出感度を向上することができるのである。
　例えば、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１を検出体に機械的に固定することにより、重力よりも小さいｘ方向の検出体の加速度（９．８ｍ／ｓ２未満）を高感度に検出することができる。この場合、図２に示す固定部（ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ、ＦＵ２Ａ～ＦＵ２Ｂ、ＦＵ３Ａ～ＦＵ３Ｂ）および固定電極（ＦＥ１、ＦＥ２）は、検出体と一緒に加速度運動を行なう。これに対し、質量体ＭＳと可動電極（ＶＥ１、ＶＥ２）は、梁（ＢＭ１Ａ～ＢＭ１Ｄ）および梁（ＢＭ２Ａ～ＢＭ２Ｄ）によって、ｘ方向に緩く機械的に接続されているため、固定部（ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ、ＦＵ２Ａ～ＦＵ２Ｂ、ＦＵ３Ａ～ＦＵ３Ｂ）および固定電極（ＦＥ１、ＦＥ２）とは異なる運動を行なう。この運動は、固定部（ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ、ＦＵ２Ａ～ＦＵ２Ｂ、ＦＵ３Ａ～ＦＵ３Ｂ）が動かず、印加された加速度と逆方向に、印加された加速度と質量体ＭＳの質量の積で表される力が質量体ＭＳに印加される場合と相対的に一致する。ここで、本実施の形態１によれば、第１特徴点により、質量体ＭＳの質量が重く設定されていることから、小さい加速度でも大きな力を発生させることができる。言い換えれば、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、小さなｘ方向の加速度を検出することができるのである。
　続いて、本実施の形態１における第２特徴点は、図２および図４～図５に示すように、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとが、シリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ａとシリコン層ＳＬ２に形成された梁ＢＭ２Ａによって接続され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂと質量体ＭＳとが、シリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ｂとシリコン層ＳＬ２に形成された梁ＢＭ２Ｂによって接続されている点にある。同様に、本実施の形態１における第２特徴点は、固定部ＦＵ１Ｃと質量体ＭＳとが、シリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ｃとシリコン層ＳＬ２に形成された梁ＢＭ２Ｃによって接続され、かつ、固定部ＦＵ１Ｄと質量体ＭＳとが、シリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ｄとシリコン層ＳＬ２に形成された梁ＢＭ２Ｄによって接続されている点にある。
　これにより、まず、梁（ＢＭ１Ａ～ＢＭ１Ｄ）と梁（ＢＭ２Ａ～ＢＭ２Ｄ）とは、ともに、ｘ方向に薄く、かつ、ｙ方向およびｚ方向には、長い板状形状をしている。このため、このように構成されている梁（ＢＭ１Ａ～ＢＭ１Ｄ）および梁（ＢＭ２Ａ～ＢＭ２Ｄ）で接続されている質量体ＭＳは、ｘ方向に変位しやすい一方、ｙ方向およびｚ方向に変位しにくくなる。このことは、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、ｘ方向の加速度に対して、質量体ＭＳは敏感に変位する一方、ｙ方向およびｚ方向の加速度に対して、質量体ＭＳは鈍感となる。この結果、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、ｙ方向やｚ方向の加速度が印加されている場合であっても、小さなｘ方向の加速度を検出することができる。つまり、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、ｙ方向やｚ方向の加速度による影響を受けにくくなるため、小さなｘ方向の加速度を高感度に検出することができるのである。
　さらに、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとをシリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ａだけで接続する場合、梁ＢＭ１Ａのｚ方向の中心位置と質量体ＭＳのｚ方向の中心位置とは、大きく相違することになる。この場合、ｚ方向の中心位置の相違に基づくトルクが発生しやすくなり、トルクに起因するｙ軸を中心とした回転運動が生じることになる。
　そして、この回転運動に伴って、図２に示す可変容量ＶＣＡＰ１および可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量の変化が生じたり、可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１との接触による短絡や可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２との接触による短絡が生じるおそれがある。この現象は、質量体のｘ方向の変位に基づいて加速度を検出する本実施の形態１における加速度センサＡＳ１にとっては、ｘ方向の加速度の検出感度の低下を招く誤動作の一因となることから防止する必要がある。
　この点に関し、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１では、例えば、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとを接続する梁ＢＭ１Ａおよび梁ＢＭ２Ａに着目すると、図４および図５に示すように、梁ＢＭ１Ａは、シリコン層ＳＬ１に形成され、かつ、梁ＢＭ１Ｂは、シリコン層ＳＬ２に形成されている。そして、質量体ＭＳもシリコン層ＳＬ１に形成された上層質量部ＵＭＳと、絶縁層ＩＬ１に形成された中間質量部ＩＭＳと、シリコン層ＳＬ２に形成された下層質量部ＤＭＳとから構成されている。
　この結果、梁ＢＭ１Ａと梁ＢＭ１Ｂとを組み合わせたバネ系を考えると、このバネ系のｚ方向の中心位置と、質量体ＭＳのｚ方向の中心位置とは、ほぼ一致することになる。このことは、ｘ方向に加速度が印加された場合、バネ系のｚ方向の中心位置と質量体ＭＳのｚ方向の中心位置との相違に起因するトルクが発生しにくくなることを意味する。すなわち、本実施の形態１によれば、バネ系のｚ方向の中心位置と質量体ＭＳのｚ方向の中心位置とは一致することから、トルクに起因するｙ軸を中心とした回転運動が生じにくくなる。これにより、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、質量体ＭＳのｘ方向の変位に加わる余分な雑音成分（ｙ軸を中心とした回転運動）を低減することができることから、ｘ方向の小さな加速度の検出感度を向上することができるのである。
　さらに、本実施の形態１では、例えば、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとを接続する梁ＢＭ１Ａおよび梁ＢＭ２Ａに着目すると、図４および図５に示すように、梁ＢＭ１Ａと梁ＢＭ１Ｂとを組み合わせたバネ系におけるｚ方向の寸法と質量体ＭＳのｚ方向の寸法とがほぼ一致している。
　ここで、バネ系のｚ方向の寸法と質量体ＭＳのｚ方向の寸法とが大きく相違する場合には、ｙ方向の加速度が印加された場合、または、ｘ軸を中心とした角速度が印加された場合、質量体ＭＳには、ｘ軸を中心とした回転運動が生じることになる。
　そして、この回転運動に伴って、図２に示す可変容量ＶＣＡＰ１および可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量の変化が生じたり、可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１との接触による短絡や可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２との接触による短絡が生じるおそれがある。この現象は、質量体のｘ方向の変位に基づいて加速度を検出する本実施の形態１における加速度センサＡＳ１にとっては、ｘ方向の加速度の検出感度の低下を招く誤動作の一因となることから防止する必要がある。
　この点に関し、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１では、例えば、固定部ＦＵ１Ａと質量体ＭＳとを接続する梁ＢＭ１Ａおよび梁ＢＭ２Ａに着目すると、図４および図５に示すように、梁ＢＭ１Ａと梁ＢＭ１Ｂとを組み合わせたバネ系におけるｚ方向の寸法と質量体ＭＳのｚ方向の寸法とがほぼ一致している。このため、上述した誤動作が生じにくくなる。これにより、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、質量体ＭＳのｘ方向の変位に加わる余分な雑音成分（ｘ軸を中心とした回転運動）を低減することができることから、ｘ方向の小さな加速度の検出感度を向上することができる。
　以上のことから、本実施の形態１における第２特徴点によれば、ｘ方向の加速度の検出感度の向上に寄与する質量体ＭＳのｘ方向の変位（信号成分）とは異なる運動（ノイズ成分）を抑制できる結果、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。これにより、本実施の形態１によれば、ｘ方向の小さな加速度の検出感度を向上することができる。
　次に、本実施の形態１における第３特徴点は、例えば、図３～図５に示すように、少なくとも、質量体ＭＳに中間質量部ＩＭＳを貫通して上層質量部ＵＭＳと下層質量部ＤＭＳとを接続する質量体貫通電極ＭＴＨが形成されている点にある。または、本実施の形態１における第３特徴点は、少なくとも、固定部ＦＵ１Ａと固定部ＦＵ１Ｂのそれぞれに絶縁層ＩＬ１を貫通してシリコン層ＳＬ１とシリコン層ＳＬ２とを接続する固定部貫通電極（ＦＴＨ１Ａ、ＦＴＨ１Ｂ、ＦＴＨ２Ａ、ＦＴＨ２Ｂ）が形成されている点にある。
　これにより、例えば、図３～図５に示すように、シリコン層ＳＬ１とシリコン層ＳＬ２とを電気的に接続することができる。つまり、本実施の形態１における第３特徴点によれば、シリコン層ＳＬ１とシリコン層ＳＬ２とを電気的に接続して、シリコン層ＳＬ１とシリコン層ＳＬ２とを同電位とすることができる。
　例えば、絶縁層ＩＬ１は、真空より誘電率の大きい誘電体（酸化シリコン膜）から形成されているため、絶縁層ＩＬ１を挟むように形成されているシリコン層ＳＬ１とシリコン層ＳＬ２との間に寄生容量が生じる。このような寄生容量が生じると、寄生容量が電気雑音源となる。一方、シリコン層ＳＬ２がフローティング状態となって直流電気的に孤立している場合も、直流電気的に孤立しているシリコン層ＳＬ２に電荷が蓄積し、この場合も電気雑音源となる。このような電気雑音源が存在すると、信号成分に対するノイズ成分が大きくなることになり、ｘ方向の小さな加速度の検出感度の低下を招くことになる。
　この点に関し、本実施の形態１における第３特徴点によれば、シリコン層ＳＬ１とシリコン層ＳＬ２とが電気的に接続されて同電位となる。この結果、シリコン層ＳＬ１とシリコン層ＳＬ２との間に寄生容量が形成されることを抑制できる。さらには、シリコン層ＳＬ２がフローティング状態となること防止することができる。このことから、本実施の形態１における第３特徴点によれば、寄生容量に起因する電気雑音源を低減することができる。この結果、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、信号成分に対するノイズ成分が小さくなり、ｘ方向の小さな加速度の検出感度の向上を図ることができる。
　さらに、本実施の形態１では、シリコン層ＳＬ２をシリコン層ＳＬ１と同電位にしているため、シリコン層ＳＬ２とグランド電位（接地電位）に接続されるベース層ＢＬとを電気的に分離する必要がある。このため、図３～図５に示すように、シリコン層ＳＬ２とベース層ＢＬとの間に絶縁層ＩＬ２を介在させている。この結果、シリコン層ＳＬ２とべーそ層ＢＬとの間に寄生容量が生じるが、絶縁層ＩＬ２の厚さを厚くすることにより、シリコン層ＳＬ２とベース層ＢＬとの間の寄生容量を小さくすることができる。例えば、絶縁層ＩＬ２の厚さを絶縁層ＩＬ１の厚さよりも厚く形成することができる。
　なお、本実施の形態１における第３特徴点による寄生容量の低減効果は、特に、本実施の形態１における加速度センサＳＡ１の動作方法において有用である。すなわち、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１の動作では、１／ｆノイズを低減するため、高周波の変調信号を使用している。この場合、寄生容量が存在すると、高周波の変調信号に対するインピーダンスが小さくなる結果、高周波の変調信号が、本来の電気経路から寄生容量を介して漏れ出てしまうことが考えられる。すなわち、寄生容量が大きくなると、１／ｆノイズを低減するための変調信号を使用することが困難になるのである。
　この点に関し、本実施の形態１によれば、第３特徴点によって、寄生容量が低減されているため、高周波の変調信号を使用しても、寄生容量を介して高周波の変調信号が漏れ出ることを抑制できる。すなわち、本実施の形態１によれば、１／ｆノイズを低減するための変調信号を使用することができ、これによって、ｘ方向の小さな加速度の検出感度を向上することができる効果を得ることができる。つまり、本実施の形態１における第３特徴点によれば、寄生容量自体の低減による電気雑音源の低減効果と、高周波の変調信号の漏洩防止効果との相乗効果によって、ｘ方向の小さな加速度の検出感度を向上できる。
　続いて、本実施の形態１における第４特徴点は、図３～図５に示すように、質量体ＭＳに質量体貫通電極ＭＴＨが形成され、かつ、固定部ＦＵ１Ａと固定部ＦＵ１Ｂのそれぞれに固定部貫通電極（ＦＴＨ１Ａ、ＦＴＨ１Ｂ、ＦＴＨ２Ａ、ＦＴＨ２Ｂ）が形成されている点にある。これにより、本実施の形態１における第４特徴点によれば、寄生抵抗を低減することができる。
　まず、本実施の形態１における第４特徴点によれば、加速度センサの信号経路を増やすことができ、これによって、寄生抵抗が低減されるのである。以下に、具体的に説明する。
　図６において、入力端子ＩＮ１（パッドＰＤ２Ａ、ＰＤ２Ｂ）と入力端子ＩＮ２（パッドＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ）から端子Ａ（パッドＰＤ１Ａ～ＰＤ１Ｄ）への信号経路について考える。
　図７は、本実施の形態１における第４特徴点を採用することにより形成される信号経路を説明する図である。図７において、まず、入力端子ＩＮ１と端子Ａとの間の信号経路について説明する。入力端子ＩＮ１と端子Ａとの間の第１信号経路は、シリコン層ＳＬ１を伝達する信号経路である。具体的に、入力端子ＩＮ１と端子Ａとの間の第１信号経路は、「ＩＮ１→ＰＤ２Ａ、ＰＤ２Ｂ→ＦＵ２Ａ、ＦＵ２Ｂ→ＦＥ１→ＶＥ１→ＵＭＳ→ＢＭ１Ａ～ＢＭ１Ｄ→ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ→ＰＤ１Ａ～ＰＤ１Ｄ→Ａ」である。
　そして、本実施の形態１では、第４特徴点を有していることから、入力端子ＩＮ１と端子Ａとの間に第１信号経路とは別の第２信号経路（バイパス）が存在する。この入力端子ＩＮ１と端子Ａとの間の第２信号経路は、シリコン層ＳＬ２を伝達する信号経路である。具体的に、入力端子ＩＮ１と端子Ａとの間の第２信号経路は、「ＩＮ１→ＰＤ２Ａ、ＰＤ２Ｂ→ＦＵ２Ａ、ＦＵ２Ｂ→ＦＥ１→ＶＥ１→ＵＭＳ→ＭＴＨ→ＤＭＳ→ＢＭ２Ａ～ＢＭ２Ｄ→ＦＴＨ２Ａ～ＦＴＨ２Ｄ→ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ→ＰＤ１Ａ～ＰＤ１Ｄ→Ａ」である。
　同様に、入力端子ＩＮ２と端子Ａとの間の第１信号経路は、シリコン層ＳＬ１を伝達する信号経路である。具体的に、入力端子ＩＮ２と端子Ａとの間の第１信号経路は、「ＩＮ１→ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ→ＦＵ３Ａ、ＦＵ３Ｂ→ＦＥ２→ＶＥ２→ＵＭＳ→ＢＭ１Ａ～ＢＭ１Ｄ→ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ→ＰＤ１Ａ～ＰＤ１Ｄ→Ａ」である。
　そして、本実施の形態１では、第４特徴点を有していることから、入力端子ＩＮ２と端子Ａとの間に第１信号経路とは別の第２信号経路（バイパス）が存在する。この入力端子ＩＮ２と端子Ａとの間の第２信号経路は、シリコン層ＳＬ２を伝達する信号経路である。具体的に、入力端子ＩＮ２と端子Ａとの間の第２信号経路は、「ＩＮ２→ＰＤ３Ａ、ＰＤ３Ｂ→ＦＵ３Ａ、ＦＵ３Ｂ→ＦＥ２→ＶＥ２→ＵＭＳ→ＭＴＨ→ＤＭＳ→ＢＭ２Ａ～ＢＭ２Ｄ→ＦＴＨ２Ａ～ＦＴＨ２Ｄ→ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ→ＰＤ１Ａ～ＰＤ１Ｄ→Ａ」である。
　このように本実施の形態１における第４特徴点によれば、シリコン層ＳＬ１を通る第１信号経路の他に、シリコン層ＳＬ２を通る第２信号経路（バイパス）を設けることができる。この結果、本実施の形態１によれば、寄生抵抗を低減することができるのである。
　例えば、本実施の形態１における第４特徴点を有していない場合には、シリコン層ＳＬ１を伝達する第１信号経路しか存在しないことになる。この第１信号経路は、シリコン層ＳＬ１に形成されるが、シリコン層ＳＬ１には、微細構造を有する可動電極ＶＥ１および可動電極ＶＥ２を形成するため、シリコン層ＳＬ２に比べて、ｚ方向の厚さを厚くすることができない。このことから、シリコン層ＳＬ１に形成された梁ＢＭ１Ａ～ＢＭ１Ｄは、ｚ方向の寸法を大きくすることができないため、特に、質量体ＭＳと固定部（ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ）との間に大きな寄生抵抗が生じることになる。このような寄生抵抗が生じると、寄生抵抗が電気雑音源となる。このような電気雑音源が存在すると、信号成分に対するノイズ成分が大きくなることになり、ｘ方向の小さな加速度の検出感度の低下を招く。
　この点に関し、本実施の形態１における第４特徴点によれば、シリコン層ＳＬ１を伝達する第１信号経路の他に、シリコン層ＳＬ２を伝達する第２信号経路（バイパス）も存在することになる。この第２信号経路は、シリコン層ＳＬ２に形成されるが、シリコン層ＳＬ２には、微細構造を有する可動電極ＶＥ１および可動電極ＶＥ２を形成する必要がないため、シリコン層ＳＬ１に比べて、ｚ方向の厚さを厚くすることができる。このことから、シリコン層ＳＬ２に形成された梁ＢＭ２Ａ～ＢＭ２Ｄは、ｚ方向の寸法を大きくすることができる。この結果、本実施の形態１によれば、質量体ＭＳと固定部（ＦＵ１Ａ～ＦＵ１Ｄ）との間の寄生抵抗を低減することができる。すなわち、本実施の形態１における第４特徴点によれば、第１信号経路の他に第２信号経路を設ける点と、第２信号経路が設けられるシリコン層ＳＬ２のｚ方向の厚さが厚い点との相乗効果によって、寄生抵抗を低減することができるのである。
　以上のことから、本実施の形態１における第４特徴点によれば、寄生抵抗に起因する電気雑音源を低減することができる。この結果、本実施の形態１における加速度センサＡＳ１によれば、信号成分に対するノイズ成分が小さくなり、ｘ方向の小さな加速度の検出感度の向上を図ることができる。
　＜変形例１＞
　実施の形態１における加速度センサＡＳ１では、質量体ＭＳのｘ方向の変位を静電容量の変化として捉える検出部（可変容量ＶＣＡＰ１および可変容量ＶＣＡＰ２）を有しているが、さらに、検出部は、質量体ＭＳのｘ方向の変位を打ち消す静電気力を発生させるサーボ機構部を含むこともできる。
　サーボ機構部は、例えば、質量体ＭＳとサーボ電極からなる容量素子から構成することができ、この容量素子にサーボ電圧を印加することにより発生するクーロン力（静電気力）によって、加速度に基づく質量体ＭＳのｘ方向の変位を打ち消すように構成できる。これにより、加速度センサＡＳ１に加速度が印加されても、質量体ＭＳはｘ方向にほとんど変位しないが、サーボ電極には、加速度の大きさに比例したサーボ電圧が印加されることになるから、このサーボ電圧を出力することにより、結果的に、加速度センサＡＳ１に印加された加速度を検出することができる。
　このサーボ機構部を設ける利点は、質量体ＭＳをｘ方向に変位させることなく、加速度を検出することができる点にある。すなわち、サーボ機構部を設けることにより、質量体ＭＳに大きな加速度が印加された場合、質量体ＭＳの想定外の変位によって、可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１（可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２）が接触することを防止することができる。
　ここで、例えば、検出部を構成する可変容量ＶＣＡＰ１および可変容量ＶＣＡＰ２とサーボ機構部とを別々の構成要素として設ける場合には、加速度の検出動作と変位を打ち消すサーボ動作とを同時に行なうことができる利点が得られる。
　ただし、サーボ機構部の構成は、これに限られるものではなく、例えば、検出部を構成する可変容量ＶＣＡＰ１および可変容量ＶＣＡＰ２をサーボ機構部として機能させることもできる。すなわち、可変容量ＶＣＡＰ１および可変容量ＶＣＡＰ２とサーボ機構部とを共用する構成も可能であり、この場合は、時分割制御によって、加速度の検出動作と変位を打ち消すサーボ動作を動作させることになる。
　＜変形例２＞
　実施の形態１における加速度センサＡＳ１は、例えば、図４および図５に示すように、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ２と対向配置されたベース層ＢＬを有し、固定部ＦＵ１Ａの下層部ＤＦＵ１Ａ、および、固定部ＦＵ１Ｂの下層部ＤＦＵ１Ｂは、絶縁層ＩＬ２（絶縁固定層）を介してベース層ＢＬに固定されている構成例が示されている。
　ただし、実施の形態１における加速度センサＡＳ１は、これに限らず、例えば、ＭＥＭＳ層ＭＬのシリコン層ＳＬ１と対向配置されたベース層ＢＬを有し、固定部ＦＵ１Ａの上層部ＵＦＵ１Ａ、および、固定部ＦＵ１Ｂの上層部ＵＦＵ１Ｂは、絶縁層ＩＬ２（絶縁固定層）を介してベース層ＢＬに固定されている構成例も採用することができる。
　（実施の形態２）
　前記実施の形態１では、例えば、図２に示すように、可変容量ＶＣＡＰ１を構成する可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１とのｘ方向の間隔と、可変容量ＶＣＡＰ２を構成する可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２とのｘ方向の間隔とが等しい構成例について説明した。言い換えれば、加速度が印加されていない場合、可変容量ＶＣＡＰ１の静電容量と可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量とが等しい構成例について説明した。
　ただし、これに限らず、可変容量ＶＣＡＰ１を構成する可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１とのｘ方向の間隔と、可変容量ＶＣＡＰ２を構成する可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２とのｘ方向の間隔とが等しくなくてもよい。つまり、加速度が印加されていない場合、可変容量ＶＣＡＰ１の静電容量と可変容量ＶＣＡＰ２の静電容量とが相違していてもよい。
　図８は、本実施の形態２における加速度センサＡＳ２の構成を示す平面図である。図８において、本実施の形態２における加速度センサＡＳ２では、可変容量ＶＣＡＰ１を構成する可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１とのｘ方向の間隔と、可変容量ＶＣＡＰ２を構成する可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２とのｘ方向の間隔とが相違する。具体的に、図８では、可変容量ＶＣＡＰ１を構成する可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１とのｘ方向の間隔は、可変容量ＶＣＡＰ２を構成する可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２とのｘ方向の間隔よりも狭くなっている。その他の構成は、図２に示す前記実施の形態１における加速度センサＡＳ１の構成と同様である。
　本実施の形態２における加速度センサＡＳ２によれば、例えば、以下に示す利点を得ることができる。すなわち、ｘ方向を地球の中心方向（鉛直方向）に向けて加速度センサＡＳ２を設置する場合、質量体ＭＳと可動電極ＶＥ１および可動電極ＶＥ２は、重力に引かれて変位する。この結果、可変容量ＶＣＡＰ１を構成する可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１とのｘ方向の間隔と、可変容量ＶＣＡＰ２を構成する可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２とのｘ方向の間隔とが等しくなる。つまり、本実施の形態２における加速度センサＡＳ２では、重力を考慮した場合に、可変容量ＶＣＡＰ１を構成する可動電極ＶＥ１と固定電極ＦＥ１とのｘ方向の間隔と、可変容量ＶＣＡＰ２を構成する可動電極ＶＥ２と固定電極ＦＥ２とのｘ方向の間隔とが等しくなるように構成することができる。
　この場合、以下に示す利点を得ることができる。加速度センサでは、可変容量の静電容量の容量変化に基づいて出力信号が出力されるが、可変容量の変位に重力加速度Ｇ０に相当する値が加算されると、重力よりも小さな鉛直方向の加速度を検出する検出精度が低下することになる。
　例えば、振幅がＧ０／１０００の振動を１％の精度で測定する場合、静止位置で重力加速度Ｇ０に対応する値が既に加算されていると、加速度センサは、（１＋１／１０００－１／１０００００）Ｇ０と（１＋１／１０００＋１／１０００００）Ｇ０とを分離する必要があるため、６桁の測定精度が必要となる。
　一方、本実施の形態２における加速度センサＡＳ２では、（０＋１／１０００－１／１０００００）Ｇ０と（０＋１／１０００＋１／１０００００）Ｇ０とを分離すればよいため、３桁の測定精度で充分である。
　したがって、重力に加わった加速度をセンシングする場合、本実施の形態２における加速度センサＡＳ２によれば、小さな鉛直方向の加速度の測定精度を向上することができる。
　（実施の形態３）
　前記実施の形態１では、図２に示すように、固定部ＦＵ１Ａに梁ＢＭ１Ａと梁ＢＭ２Ａとを接続する構成例について説明した。これに対し、本実施の形態３では、固定部が互いに分離された左側固定部と右側固定部から構成され、左側固定部と右側固定部のそれぞれに１本ずつ梁を接続する構成例について説明する。
　図９は、本実施の形態３における加速度センサＡＳ３の構成を示す平面図である。図９において、固定部ＦＵ１Ａは、ｘ方向に並んで離間して配置された左側固定部Ｆ１と右側固定部Ｆ２とから構成され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂは、ｘ方向に並んで離間して配置された左側固定部Ｆ３と右側固定部Ｆ４とから構成されている。そして、左側固定部Ｆ１の表面にパッドＰＤ１Ａが形成され、右側固定部Ｆ２の表面にパッドＰＤ１Ｅが形成されている。また、左側固定部Ｆ３の表面にパッドＰＤ１Ｂが形成され、右側固定部Ｆ４の表面にパッドＰＤ１Ｆが形成されている。
　同様に、固定部ＦＵ１Ｃは、ｘ方向に並んで離間して配置された左側固定部Ｆ６と右側固定部Ｆ５とから構成され、かつ、固定部ＦＵ１Ｂは、ｘ方向に並んで離間して配置された左側固定部Ｆ８と右側固定部Ｆ７とから構成されている。そして、左側固定部Ｆ６の表面にパッドＰＤ１Ｇが形成され、右側固定部Ｆ５の表面にパッドＰＤ１Ｃが形成されている。また、左側固定部Ｆ８の表面にパッドＰＤ１Ｈが形成され、右側固定部Ｆ７の表面にパッドＰＤ１Ｄが形成されている。
　ここで、左側固定部Ｆ１と質量体ＭＳとが梁ＢＭ１Ａで接続され、右側固定部Ｆ２と質量体ＭＳとが梁ＢＭ２Ａで接続されている。また、左側固定部Ｆ３と質量体ＭＳとが梁ＢＭ１Ｂで接続され、左側固定部Ｆ４と質量体ＭＳとが梁ＢＭ２Ｂで接続されている。
　同様に、左側固定部Ｆ６と質量体ＭＳとが梁ＢＭ２Ｃで接続され、右側固定部Ｆ５と質量体ＭＳとが梁ＢＭ１Ｃで接続されている。また、左側固定部Ｆ８と質量体ＭＳとが梁ＢＭ２Ｄで接続され、左側固定部Ｆ７と質量体ＭＳとが梁ＢＭ１Ｄで接続されている。
　このように構成されている本実施の形態３における加速度センサＡＳ３においても、前記実施の形態１で説明した第１特徴点と第２特徴点とを有しており、加速度センサＡＳ３の検出感度を向上することができる。
　＜変形例１＞
　さらに、加速度センサＡＳ３は、左側固定部Ｆ１と右側固定部Ｆ２のそれぞれに固定部貫通電極が形成され、かつ、左側固定部Ｆ３と右側固定部Ｆ４のそれぞれに固定部貫通電極が形成されている。同様に、左側固定部Ｆ６と右側固定部Ｆ５のそれぞれに固定部貫通電極が形成され、かつ、左側固定部Ｆ８と右側固定部Ｆ７のそれぞれに固定部貫通電極が形成されている。
　この場合、前記実施の形態１で説明した第１特徴点および第２特徴点に加えて、寄生容量の低減に寄与する第３特徴点も有することになり、これによって、加速度センサＡＳ３のさらなる検出感度の向上を図ることができる。
　＜変形例２＞
　また、加速度センサＡＳ３は、質量体ＭＳに質量体貫通電極が形成され、かつ、左側固定部Ｆ１と右側固定部Ｆ２のいずれか一方に固定部貫通電極が形成され、かつ、左側固定部Ｆ３と右側固定部Ｆ４のいずれか一方に固定部貫通電極が形成されている。そして、左側固定部Ｆ６と右側固定部Ｆ５のいずれか一方に固定部貫通電極が形成され、かつ、左側固定部Ｆ８と右側固定部Ｆ７のいずれか一方に固定部貫通電極が形成されている。
　この場合も、前記実施の形態１で説明した第１特徴点および第２特徴点に加えて、寄生容量の低減に寄与する第３特徴点も有することになり、これによって、加速度センサＡＳ３のさらなる検出感度の向上を図ることができる。
　＜変形例３＞
　さらに、加速度センサＡＳ３は、質量体ＭＳに質量体貫通電極が形成され、かつ、左側固定部Ｆ１と右側固定部Ｆ２のそれぞれに固定部貫通電極が形成され、かつ、左側固定部Ｆ３と右側固定部Ｆ４のそれぞれに固定部貫通電極が形成されている。同様に、左側固定部Ｆ６と右側固定部Ｆ５のそれぞれに固定部貫通電極が形成され、かつ、左側固定部Ｆ８と右側固定部Ｆ７のそれぞれに固定部貫通電極が形成されている。
　この場合、前記実施の形態１で説明した第１特徴点および第２特徴点に加えて、寄生容量の低減に寄与する第３特徴点と寄生抵抗の低減に寄与する第４特徴点も有することになり、これによって、加速度センサＡＳ３のさらなる検出感度の向上を図ることができる。
　以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
　（１）ベース層ＢＬは、加速度センサの湾曲を抑制するため、シリコン層ＳＬ１やシリコン層ＳＬ２と同じ材料から形成されていることが望ましい。ただし、シリコンと比較的熱膨張率が近いガラス基板やセラミック基板などの絶縁材料から形成されていてもよい。この場合、他の材料と熱膨張率が異なるため、加速度センサに変形が発生しやすくなるが、シリコン層ＳＬ２との間で寄生容量が生じない利点を得ることができる。
　（２）質量体ＭＳにおいて、シリコン層ＳＬ１に形成された上層質量部ＵＭＳとシリコン層ＳＬ２に形成された下層質量部ＤＭＳとを同じ平面形状でなくてもよい。
　（３）前記実施の形態における加速度センサでは、４本の梁ＢＭ１Ａ～ＢＭ１Ｄと４本の梁ＢＭ２Ａ～ＢＭ２Ｄを有しているが、質量体ＭＳのｘ方向の変位を許す梁であることが重要であるため、この機能を実現できる範囲内において、梁の形状や本数は限定されない。例えば、折り返し型の梁を使用することもできる。
　（４）前記実施の形態における加速度センサでは、検出部を２個の平行平板型の可変容量ＶＣＡＰ１と２個の平行平板型の可変容量ＶＣＡＰ２から構成しているが、これに限らず、検出部を構成する可変容量は、櫛歯型でもよく、個数も特に限定されない。
　（５）前記実施の形態において、ＭＥＭＳ層ＭＬは、シリコン層ＳＬ１と絶縁層ＩＬ１とシリコン層ＳＬ２から形成されているが、これに限らず、ＭＥＭＳ層ＭＬは、第１導体層と絶縁層と第２導体層から形成されていればよい。ただし、第１導体層と第２導体層のそれぞれの熱膨張率が異なると、質量体ＭＳに湾曲が発生して、小さなｘ方向の加速度を安定して検出しにくくなるため、第１導体層と第２導体層は、同じ熱膨張率を有する材料から形成されていることが望ましく、例えば、ＳＯＩ基板を用いると、質量体ＭＳの湾曲を効果的に抑制することができる。
　（６）固定部の表面に形成されたパッドは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなるワイヤで端子と接続されるため、アルミニウム膜から形成されている。ただし、電気的に結線できればよいため、例えば、パッドは、電気抵抗が小さく、かつ、腐食しにくい金膜から形成することもできる。また、パッドの有無に関わらず、ウェハ貼り合せ技術を用いて、固定部と基板とを貼り合せてもよい。この場合、貼り合せ部で固定部が固定されるため、絶縁層ＩＬ２およびベース層ＢＬを省略することができる。
　ＡＳ１　加速度センサ
　ＢＭ１Ａ　梁
　ＢＭ１Ｂ　梁
　ＢＭ２Ａ　梁
　ＢＭ２Ｂ　梁
　ＤＦＵ１Ａ　下層部
　ＤＦＵ１Ｂ　下層部
　ＤＭＳ　下層質量部
　ＦＵ１Ａ　固定部
　ＦＵ１Ｂ　固定部
　ＩＦＵ１Ａ　中間部
　ＩＦＵ１Ｂ　中間部
　ＩＬ１　絶縁層
　ＩＭＳ　中間質量部
　ＭＬ　ＭＥＭＳ層
　ＭＳ　質量体
　ＳＬ１　シリコン層
　ＳＬ２　シリコン層
　ＵＦＵ１Ａ　上層部
　ＵＦＵ１Ｂ　上層部
　ＵＭＳ　上層質量部

Claims (15)

  1. 　第１導体層と、前記第１導体層の下層に形成された絶縁層と、前記絶縁層の下層に形成された第２導体層とからなるＭＥＭＳ層を備える、加速度センサであって、
    　前記加速度センサは、
    　第１方向に変位可能な質量体と、
    　前記第１方向と交差する第２方向において、前記質量体を挟むように離間して配置された第１固定部および第２固定部と、
    　前記第１固定部と前記質量体とを接続し、かつ、前記第１導体層に形成された第１梁と、
    　前記第１固定部と前記質量体とを接続し、かつ、前記第２導体層に形成された第２梁と、
    　前記第２固定部と前記質量体とを接続し、かつ、前記第１導体層に形成された第３梁と、
    　前記第２固定部と前記質量体とを接続し、かつ、前記第２導体層に形成された第４梁と、
    　を有し、
    　前記第１固定部は、前記第１導体層に形成された第１上層部と、前記絶縁層に形成された第１中間部と、前記第２導体層に形成された第１下層部とから構成され、
    　前記第２固定部は、前記第１導体層に形成された第２上層部と、前記絶縁層に形成された第２中間部と、前記第２導体層に形成された第２下層部とから構成され、
    　前記質量体は、前記第１導体層に形成された上層質量部と、前記絶縁層に形成された中間質量部と、前記第２導体層に形成された下層質量部とから構成される、加速度センサ。
  2. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　少なくとも、前記質量体に前記中間質量部を貫通して前記上層質量部と前記下層質量部とを接続する質量体貫通電極が形成されているか、または、少なくとも、前記第１固定部と前記第２固定部のそれぞれに前記絶縁層を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを接続する固定部貫通電極が形成されている、加速度センサ。
  3. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　前記質量体に前記中間質量部を貫通して前記上層質量部と前記下層質量部とを接続する質量体貫通電極が形成され、かつ、前記第１固定部と前記第２固定部のそれぞれに前記絶縁層を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを接続する固定部貫通電極が形成されている、加速度センサ。
  4. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１梁と前記第２梁とは、前記第１方向に離間して配置され、
    　前記第３梁と前記第４梁とは、前記第１方向に離間して配置されている、加速度センサ。
  5. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１導体層の厚さは、前記第２導体層の厚さよりも薄い、加速度センサ。
  6. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　前記ＭＥＭＳ層は、ＳＯＩ基板からなる、加速度センサ。
  7. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　前記加速度センサは、前記質量体の前記第１方向の変位を静電容量の変化として捉える検出部を有する、加速度センサ。
  8. 　請求項７に記載の加速度センサにおいて、
    　前記検出部は、前記質量体と一体的に形成された可動電極と、前記第１方向において、前記可動電極と対向配置された固定電極とからなる、加速度センサ。
  9. 　請求項７に記載の加速度センサにおいて、
    　前記検出部は、さらに、前記質量体の前記第１方向の変位を打ち消す静電気力を発生させるサーボ機構部を含む、加速度センサ。
  10. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　前記加速度センサは、前記ＭＥＭＳ層の前記第２導体層と対向配置されたベース層を有し、前記第１固定部の前記第１下層部、および、前記第２固定部の前記第２下層部は、絶縁固定層を介して前記ベース層に固定されている、加速度センサ。
  11. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　前記加速度センサは、前記ＭＥＭＳ層の前記第１導体層と対向配置されたベース層を有し、前記第１固定部の前記第１上層部、および、前記第２固定部の前記第２上層部は、絶縁固定層を介して前記ベース層に固定されている、加速度センサ。
  12. 　請求項１に記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１方向は、鉛直方向である、加速度センサ。
  13. 　請求項２に記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１固定部は、前記第１方向に並んで離間して配置された第１左側固定部と第１右側固定部とから構成され、
    　前記第２固定部は、前記第１方向に並んで離間して配置された第２左側固定部と第２右側固定部とから構成され、
    　前記第１左側固定部および前記第１右側固定部の一方と前記質量体とが前記第１梁で接続され、
    　前記第１左側固定部および前記第１右側固定部の他方と前記質量体とが前記第２梁で接続され、
    　前記第２左側固定部および前記第２右側固定部の一方と前記質量体とが前記第３梁で接続され、
    　前記第２左側固定部および前記第２右側固定部の他方と前記質量体とが前記第４梁で接続され、
    　前記第１左側固定部と前記第１右側固定部のそれぞれに前記固定部貫通電極が形成され、
    　前記第２左側固定部と前記第２右側固定部のそれぞれに前記固定部貫通電極が形成されている、加速度センサ。
  14. 　請求項２に記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１固定部は、前記第１方向に並んで離間して配置された第１左側固定部と第１右側固定部とから構成され、
    　前記第２固定部は、前記第１方向に並んで離間して配置された第２左側固定部と第２右側固定部とから構成され、
    　前記第１左側固定部および前記第１右側固定部の一方と前記質量体とが前記第１梁で接続され、
    　前記第１左側固定部および前記第１右側固定部の他方と前記質量体とが前記第２梁で接続され、
    　前記第２左側固定部および前記第２右側固定部の一方と前記質量体とが前記第３梁で接続され、
    　前記第２左側固定部および前記第２右側固定部の他方と前記質量体とが前記第４梁で接続され、
    　前記質量体に前記質量体貫通電極が形成され、かつ、前記第１左側固定部と前記第１右側固定部のいずれか一方に前記固定部貫通電極が形成され、かつ、前記第２左側固定部と前記第２右側固定部のいずれか一方に前記固定部貫通電極が形成されている、加速度センサ。
  15. 　請求項２に記載の加速度センサにおいて、
    　前記第１固定部は、前記第１方向に並んで離間して配置された第１左側固定部と第１右側固定部とから構成され、
    　前記第２固定部は、前記第１方向に並んで離間して配置された第２左側固定部と第２右側固定部とから構成され、
    　前記第１左側固定部および前記第１右側固定部の一方と前記質量体とが前記第１梁で接続され、
    　前記第１左側固定部および前記第１右側固定部の他方と前記質量体とが前記第２梁で接続され、
    　前記第２左側固定部および前記第２右側固定部の一方と前記質量体とが前記第３梁で接続され、
    　前記第２左側固定部および前記第２右側固定部の他方と前記質量体とが前記第４梁で接続され、
    　前記質量体に前記質量体貫通電極が形成され、かつ、前記第１左側固定部と前記第１右側固定部のそれぞれに前記固定部貫通電極が形成され、かつ、前記第２左側固定部と前記第２右側固定部のそれぞれに前記固定部貫通電極が形成されている、加速度センサ。
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