JPH08247768A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】特性の安定化および低コスト化を図ることがで
きるとともに、高感度化を図る。 【構成】 枠体２と音叉型の振動子３とは単結晶シリコ
ン基板１にて形成されている。振動子３は互いに平行に
延びるアーム部４，５を有している。アーム部４，５に
は所定間隔を隔てて枠体２の側辺部２ｃ，２ｄが対向配
置されている。振動子３のアーム部４，５の一部に厚肉
部７，８，１０，１１を挟んで薄肉部９，１２が形成さ
れている。薄肉部９，１２に角速度検出用のピエゾ抵抗
素子１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂが配置されてい
る。アーム部４，５と枠体２の側辺部２ｃ，２ｄとの間
に静電力が加えられ、アーム部４，５が励振する。角速
度が加わることによる励振方向と直交する方向へのアー
ム部４，５の振動がピエゾ抵抗素子１３ａ，１３ｂ，１
４ａ，１４ｂにて検知される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は角速度センサに係り、
詳しくは、例えば自動車等に加わる回転角速度を検出す
る際に使用される角速度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の回転角速度を検出するセ
ンサとして、図１５に示す圧電振動型の角速度センサが
用いられている。この振動型角速度センサは音叉型振動
子４０を図中、ｘ軸方向に励振させつつ、角速度が加わ
ることによる励振方向と直交する方向（ｙ軸方向）への
振動子４０の振動を検出して角速度の大きさを検知する
ものである。より詳しく説明すると、センサの製造に際
しては、恒弾性金属（例えば、エリンバ）よりなるＵ字
状の駆動板４１に駆動用圧電素子４２ａ，４２ｂを貼り
付ける。一方、恒弾性金属よりなる検知板４３ａに検知
用圧電素子４４ａを貼り付けるとともに、恒弾性金属よ
りなる検知板４３ｂに検知用圧電素子４４ｂを貼り付け
る。そして、駆動板４１の端面と検知板４３ａ，４３ｂ
の端面を互いに直角となるように接着する。その後、圧
電素子４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂにリード線４５
を半田付けし、圧電素子４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４
ｂとプリント基板（図示略）の電極とを電気的に接続す
る。測定の際には、駆動用圧電素子４２ａ，４２ｂを伸
縮させることにより駆動板４１および検知板４３ａ，４
３ｂを図中ｘ軸方向に振動させるとともに、角速度が加
わることによる図中ｙ軸方向の検知板４３ａ，４３ｂの
振動を検知用圧電素子４４ａ，４４ｂにて電気信号とし
て取り出す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、駆動板４１
および検知板４３ａ，４３ｂへの圧電素子４２ａ，４２
ｂ，４４ａ，４４ｂの貼り付け精度および駆動板４１と
検知板４３ａ，４３ｂとを直角に接着するための貼り付
け精度により特性のズレが大きくなってしまう。従っ
て、特性ズレを小さくしようとすると、圧電素子４２
ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを駆動板４１および検知板
４３ａ，４３ｂへ正確に貼り付けること、さらに、駆動
板４１と検知板４３ａ，４３ｂとを正確に直角に接着さ
せることが必要であり、コスト的にも非常に不利とな
る。

【０００４】そこで、この発明の目的は、特性の安定化
および低コスト化を図ることができるとともに、高感度
化を図ることができる角速度センサを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、互いに平行に延びるアーム部を有する音叉型の振動
子を備え、前記アーム部を励振させつつ、角速度が加わ
ることによる前記励振方向と直交する方向への前記アー
ム部の振動を検知するようにした角速度センサであっ
て、前記振動子をシリコンにて形成するとともに、前記
アーム部の一部に厚肉部を挟んで薄肉部を形成し、さら
に、当該薄肉部に角速度検出用の歪み素子を配置した角
速度センサをその要旨とする。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明における前記シリコンは単結晶シリコンであり、
前記歪み素子はピエゾ抵抗素子である角速度センサをそ
の要旨とする。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明においてシリコン基板の所定領域をエッチング除
去することにより前記振動子と、その振動子のアーム部
と所定間隔を隔てて対向配置された固定電極部とが形成
され、アーム部と固定電極部との間に静電力または圧電
力を加えることによりアーム部を励振するようにした角
速度センサをその要旨とする。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明における前記アーム部と前記固定電極部との電気
的分離はＰＮ接合によるものである角速度センサをその
要旨とする。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、シリコンにて
形成された音叉型振動子のアーム部が励振させられる。
そして、角速度が加わると励振方向と直交する方向にア
ーム部が振動する。この振動が、アーム部の一部の薄肉
部に配置された歪み素子にて検出される。このように、
本センサはシリコンマイクロマシーニング技術を用いて
形成できる。よって、角速度検出用の素子を貼り付けに
よらずに配置でき特性が安定化し、又、駆動板と検知板
とを直角に接着する必要がないのでコストダウンを図る
ことができる。

【００１０】又、アーム部の一部の薄肉部に歪み素子を
配置しているので、その先端側の厚肉部がマス部（重り
部）として機能し、薄肉部での歪みが大きくなり、感度
よく角速度が検出される。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加え、単結晶シリコンに不純物拡
散することによりピエゾ抵抗素子が形成でき、通常の半
導体製造技術を用いて容易に歪み素子が形成される。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加え、シリコン基板の所定領域を
エッチング除去することにより振動子と固定電極部とが
形成され、アーム部と固定電極部との間に静電力または
圧電力を加えることによりアーム部が励振する。このよ
うに、通常の半導体製造技術を用いて容易に振動子と固
定電極部を形成でき、かつ、励振が容易に行われる。

【００１３】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の作用に加え、振動子のアーム部と固定電
極部との電気的分離がＰＮ接合にて行われ、通常の半導
体製造技術を用いて容易に行われる。

【００１４】

【実施例】

（第１実施例）以下、この発明を具体化した第１実施例
を図面に従って説明する。

【００１５】図１には本実施例の角速度センサ（センサ
素子）の斜視図を示す。図２には角速度センサの正面図
を示す。以下の説明にあたり、３軸直交座標系として、
左右方向をｘ軸方向とし、前後方向をｙ軸方向とし、上
下方向をｚ軸方向とする。

【００１６】本角速度センサは所定の厚さｔ１を有する
単結晶シリコン基板１を用いて構成されている。このシ
リコン基板１は、Ｐ型単結晶シリコン基板１ａと、その
上のエピタキシャル成長したＮ型シリコン層１ｂとから
なる。そして、単結晶シリコン基板１の所定領域をエッ
チング除去しダイシングカットすることにより、四角環
状の枠体２と音叉型の振動子３が区画形成されている。
枠体２は、下辺部２ａと上辺部２ｂと側辺部２ｃ，２ｄ
とからなり、下辺部２ａに音叉型の振動子３が支持され
た構造となっている。又、枠体２の下辺部２ａと上辺部
２ｂはｘ軸方向に延び、側辺部２ｃ，２ｄはｚ軸方向に
延びている。

【００１７】本実施例では、枠体２の側辺部２ｃ，２ｄ
にて固定電極部が構成されている。振動子３は、互いに
平行に延びる一対のアーム部４，５と、同アーム部４，
５と枠体２とを連結する連結部６とからなる。アーム部
４，５はｚ軸方向に延び、このアーム部４，５に対し枠
体２の側辺部２ｃ，２ｄが所定間隔を隔てて対向配置さ
れた構造となっている。

【００１８】振動子３のアーム部４，５は角柱状をな
し、アーム部４の先端側の一部に厚肉部７，８を挟んで
薄肉部９が形成されている。ここで、薄肉部９よりも先
端側の厚肉部７がマス部（重り部）となる。同様に、ア
ーム部５の先端側の一部に厚肉部１０，１１を挟んで薄
肉部１２が形成されている。ここで、薄肉部１２よりも
先端側の厚肉部１０がマス部（重り部）となる。

【００１９】アーム部４の薄肉部９におけるＮ型シリコ
ン層１ｂには、歪み素子としてのピエゾ抵抗素子１３
ａ，１３ｂが形成されている。又、アーム部５の薄肉部
１２におけるＮ型シリコン層１ｂには、歪み素子として
のピエゾ抵抗素子１４ａ，１４ｂが形成されている。ピ
エゾ抵抗素子１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは帯状を
なし、Ｎ型シリコン層１ｂにＰ型不純物をドーピングす
ることにより形成したものである。ピエゾ抵抗素子１３
ａ，１４ａはｚ軸方向に延び、ピエゾ抵抗素子１３ｂ，
１４ｂはｘ軸方向に延びている。

【００２０】枠体２の側辺部２ｃの下端部におけるＮ型
シリコン層１ｂには、Ｐ型単結晶シリコン基板１ａに至
るＰ型不純物拡散領域１５が形成されている。又、枠体
２の側辺部２ｄの下端部におけるＮ型シリコン層１ｂに
は、Ｐ型単結晶シリコン基板１ａに至るＰ型不純物拡散
領域１６が形成されている。このＰ型不純物拡散領域１
５，１６によるＰＮ接合により、枠体２における下辺部
２ａのＮ型シリコン層１ｂと、それ以外の領域（２ｂ，
２ｃ，２ｄ）のＮ型シリコン層１ｂとが絶縁分離されて
いる。つまり、振動子３および枠体２の下辺部２ａにお
けるＮ型シリコン層１ｂと、枠体２の上辺部２ｂおよび
側辺部２ｃ，２ｄにおけるＮ型シリコン層１ｂとが、電
気的に分離されている。そして、枠体２の側辺部２ｃ，
２ｄにおけるＮ型シリコン層１ｂが固定電極となるとと
もに、振動子３（より詳しくはアーム部４，５）におけ
るＮ型シリコン層１ｂが可動電極となる。

【００２１】又、枠体２の下辺部２ａの表面には、四角
形状の電極（ボンディングパッド）１７，１８，１９，
２０，２１が並設されている。電極２１は枠体２の下辺
部２ａにおけるＮ型シリコン層１ｂと電気的に接続され
ている。

【００２２】枠体２の側辺部２ｃ，２ｄの表面には、四
角形状の電極（ボンディングパッド）２２，２３が形成
されている。電極２２，２３は枠体２の側辺部２ｃ，２
ｄおよび上辺部２ｂにおけるＮ型シリコン層１ｂと電気
的に接続されている。

【００２３】図３には、ピエゾ抵抗素子１３ａ，１３
ｂ，１４ａ，１４ｂの電気的な接続構成を示す。４つの
ピエゾ抵抗素子１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂがフル
ブリッジ接続されている。そして、ピエゾ抵抗素子１４
ｂと１３ｂとの間が前述のグランド用電極１７と接続さ
れている。又、ピエゾ抵抗素子１３ａと１４ａとの間が
前述の電源用電極１８と接続されている。ピエゾ抵抗素
子１４ａと１４ｂとの間が前述の検知用電極１９と接続
されている。ピエゾ抵抗素子１３ａと１３ｂとの間が前
述の検知用電極２０と接続されている。このように４つ
のピエゾ抵抗素子１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂでフ
ルブリッジ回路を形成して素子の出力を電圧変化として
検出する。

【００２４】この結線、つまり、各ピエゾ抵抗素子１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ間およびピエゾ抵抗素子１
３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂと電極１７〜２０との間
の電気的接続は、Ｎ型シリコン層１ｂに形成した不純物
拡散領域による配線とアルミ配線にて行っている。

【００２５】さらに、電極１７〜２３は図示しないプリ
ント基板とボンディングワイヤにより接続されている。
プリント基板には制御回路等が設けられ、プリント基板
を介して、図３に示すように、グランド用電極１７に接
地電位が印加されるとともに、電源用電極１８に電源電
圧Ｖ_CCが印加される。さらに、プリント基板の制御回路
には図３にて一点鎖線で示す差動増幅器２４が設けら
れ、検知用電極１９と検知用電極２０とが差動増幅器２
４の入力端子に接続されている。この差動増幅器２４に
てブリッジ回路での検知用電極１９と検知用電極２０と
の電位差が増幅されて出力されるようになっている。

【００２６】ここで、本実施例の角速度センサ（センサ
素子）の実装例を説明する。図４，５には、前述した単
結晶シリコン基板（センサ素子）１をセラミック基板５
０上に配置するとともにカンパッケージした状態を示
す。図４はカン５１の内部を示す平面図であり、図５は
図４のＣ−Ｃ断面図である。セラミック基板５０上には
シリコン基板（センサ素子）１、信号処理回路５２、駆
動回路（図示せず）、厚膜抵抗体５３等が搭載され、ハ
イブリッドＩＣ構成をなしている。このハイブリッドＩ
Ｃがステム５４上に固定され、さらに、カン５１により
気密封止パッケーシングされている。又、ステム５４に
はリードピン５５ａ，５５ｂ，５５ｃが貫通した状態で
配置され、かつ、ハーメチックシールされている。又、
シリコン基板（センサ素子）１は、図５に示すように、
セラミック基板５０の上にスペーサ５６を介して固定さ
れ、同スペーサ５６によりシリコン基板（センサ素子）
１のアーム部４，５が振動可能となっている。シリコン
基板（センサ素子）１からの出力信号はボンディングワ
イヤ５７にて信号処理回路５２に出力され、同回路５２
にて処理される。そして、その信号は、ボンディングワ
イヤ５８にてセラミック基板５０のパッド５９へ出力さ
れ、パッド５９から内部導体等を介して別のパッド６０
ａへ伝達され、さらにボンディングワイヤ６１ａを介し
てリードピン５５ａから外部に出力される。尚、リード
ピン５５ｂ，ボンディングワイヤ６１ｂ，パッド６０ｂ
にて電源電圧Ｖ_CCが、又、リードピン５５ｃ，ボンディ
ングワイヤ６１ｃ，パッド６０ｃにて接地電位が供給さ
れる。

【００２７】次に、図１，２に示した角速度センサの製
造方法を説明する。図６に示すように、Ｐ型単結晶シリ
コン基板１ａの上にＮ型シリコン層１ｂをエピタキシャ
ル成長させる。そして、この単結晶シリコン基板１（エ
ピタキシャル基板）の所定箇所にＰ⁺ 拡散を行い図１，
２に示したＰ型不純物拡散領域１５，１６を形成しアイ
ソレーションを行う。又、図７に示すように、Ｎ型シリ
コン層１ｂの表面に、Ｐ型不純物を注入してＰ⁺ 型不純
物拡散層２５よりなるピエゾ抵抗素子１３ａ，１３ｂ，
１４ａ，１４ｂを形成する。その後、単結晶シリコン基
板１の表面側をシリコン窒化膜２６で被覆するとともに
裏面側をシリコン窒化膜２７で被覆する。

【００２８】引き続き、図８に示すように、薄肉部形成
領域となる所定領域のシリコン窒化膜２７をエッチング
除去する。又、図示されないが、枠体２となる領域と振
動子３となる領域との間の空隙となる領域もエッチング
除去されるため、その部分のシリコン窒化膜もエッチン
グ除去される。そして、単結晶シリコン基板１の裏面側
からシリコン窒化膜２７をマスクとしてＰ型単結晶シリ
コン基板１ａを所定の深さまでエッチングする。引き続
き、図９に示すように、裏面側のシリコン窒化膜２７を
除去し、単結晶シリコン基板１の裏面側からＰ型単結晶
シリコン基板１ａを所定量エッチングする。その結果、
所定の厚さｔ１の単結晶シリコン基板１が形成されると
ともに、薄肉部が形成される。この薄肉部形成のエッチ
ングには、エッチング液を用いて単に時間管理のエッチ
ングやシリコン基板１ａとシリコン層１ｂにより形成さ
れるＰＮ接合を用いた、いわゆる電気化学ストップエッ
チング等により、行うことができる。

【００２９】その後、単結晶シリコン基板１における枠
体形成領域と振動子形成領域のシリコン窒化膜２６のみ
残して他の領域のシリコン窒化膜２６を除去する。この
シリコン窒化膜２６をマスクとして単結晶シリコン基板
１の表面側より単結晶シリコン基板１を例えばドライエ
ッチングによりエッチングして不要領域の単結晶シリコ
ン基板１を取り除き、枠体２と音叉型の振動子３を形成
する。さらに、シリコン基板１の全体を酸化させ、所定
領域の酸化膜および窒化膜を取り除き、コンタクトホー
ルを作製する。

【００３０】さらに、蒸着にてアルミよりなる電極１７
〜２３を形成し、必要な熱処理を行う。その後、保護膜
形成、ボンディングパッド形成等を経て、最終的にダイ
シングカットされることにより、１チップに形成された
角速度センサができる。

【００３１】このようにシリコンマイクロマシーニング
技術を用いて製造することにより、図１５に示す従来構
造では必要としていた加工や組付けが必要なくなる。次
に、このように構成した角速度センサの作用について説
明する。

【００３２】枠体２の下辺部２ａに設けた電極２１が接
地電位にされ、振動子３が接地電位になる。又、枠体２
の側辺部２ｃ，２ｄに設けた電極２２，２３には図１０
に示すパルス電圧（励振電圧）が印加される。つまり、
オン期間Ｔ１においては所定電圧Ｖ_DDが印加され、オフ
期間Ｔ２においては接地電位にされる。そして、電極２
２，２３に所定電圧Ｖ_DDが印加されると、振動子３のア
ーム部４と枠体２の側辺部２ｃとの間、および、アーム
部５と枠体２の側辺部２ｄとの間に静電力が作用し、図
２において矢印Ａにて示すように、アーム部４が枠体２
の側辺部２ｃに吸引されるとともにアーム部５が枠体２
の側辺部２ｄに吸引される。その結果、アーム部４，５
の先端側が互いに離間する方向に移動する。一方、電極
２２，２３が接地電位となると、アーム部４，５の剛性
（復元力）により、図２において矢印Ｂにて示すよう
に、アーム部４，５の先端側が互いに接近する方向に移
動する。この動作の繰り返しによりアーム部４，５が互
いに逆向きに共振周波数ωでｘ軸方向に振動する。

【００３３】このようなアーム部４，５の励振動作中に
おいて、ｚ軸方向に角速度が入力されると、アーム部
４，５にコリオリ力が作用し、アーム部４，５がｙ軸方
向に互いに逆向きに振動数ωで振動する。この際のコリ
オリ力に比例してピエゾ抵抗素子１３ａ，１３ｂ，１４
ａ，１４ｂの抵抗値が変化する。又、図１１に示すよう
に、アーム部４，５においては、二点鎖線で示すよう
に、アーム部４，５の基端側（固定端側）は振れ角θと
なるが、薄肉部９よりも先端側の厚肉部７はそれ以上の
振れ角となる。よって、薄肉部９には大きな歪み応力が
発生し、ピエゾ抵抗素子１３ａ，１３ｂの抵抗値が大き
く変化する。この抵抗値変化が、図３のブリッジ回路に
より電圧変化として検出され、さらに、差動増幅器２４
にてブリッジ回路での検知用電極１９，２０間の電位差
が増幅されて取り出される。この差動増幅器２４の出力
は角速度の大きさに比例したものである。尚、図１１に
おいては一方のアーム部４について示したが、他方のア
ーム部５についても同様に動作する。

【００３４】このように本実施例では、振動子３をシリ
コンにて形成するとともに、アーム部４，５の一部に厚
肉部７，８，１０，１１を挟んで薄肉部９，１２を形成
し、さらに、薄肉部９，１２に角速度検出用のピエゾ抵
抗素子１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ（歪み素子）を
配置したので、シリコンマイクロマシーニング技術を用
いて形成でき、特性の安定化、低コスト化、高感度化を
図ることができる。

【００３５】つまり、図１５に示した従来構造では圧電
素子を貼り付けにより配置していたので、位置ズレ等に
より特性ズレが大きくなってしまっていたが、本構成で
はピエゾ抵抗素子をイオン注入等により形成しているの
で貼り付けによらずに所望の位置に配置でき、特性が安
定化する。又、駆動板４１と検知板４３ａ，４３ｂとを
直角に接着する必要がないので小型化やコストダウンを
図ることができる。さらに、アーム部４，５の一部の薄
肉部９，１２にピエゾ抵抗素子１３ａ，１３ｂ，１４
ａ，１４ｂを配置し、その先端側の厚肉部７，１０がマ
ス部（重り部）として機能し、薄肉部９，１２での歪み
が大きくなり、感度よく角速度を検出することができ
る。

【００３６】又、図１５に示す従来構成においては振動
する箇所（振動子）からリード線４５を延ばしていたの
で振動によりリード線４５の半田付け箇所が弱くなるお
それがあるが、本構成ではピエゾ抵抗素子を不純物拡散
領域による配線にて振動しない枠体２において電極１７
〜２３と電気的に接続し、この電極１７〜２３からリー
ド線（ボンディングワイヤ）を延ばしているので、リー
ド線の固定箇所が振動により弱くなるということが回避
される。その結果、信頼性の高いセンサとなる。

【００３７】又、歪み素子としてピエゾ抵抗素子１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂを用いたので、単結晶シリ
コンに不純物拡散することによりピエゾ抵抗素子が形成
でき、通常の半導体製造技術を用いて容易に歪み素子を
形成できる。

【００３８】さらに、シリコン基板１の一部をエッチン
グ除去することにより振動子３と、その振動子３のアー
ム部４，５と所定間隔を隔てて対向配置された枠体２の
側辺部２ｃ，２ｄ（固定電極部）とを形成し、アーム部
４，５と枠体２の側辺部２ｃ，２ｄとの間に静電力を加
えることによりアーム部４，５を励振するようにしたの
で、通常の半導体製造技術を用いて容易に振動子３と枠
体２の側辺部２ｃ，２ｄとを形成でき、かつ、励振を容
易に行わせることができる。

【００３９】又、振動子３のアーム部４，５と枠体２の
側辺部２ｃ，２ｄとの電気的分離はＰＮ接合によるもの
であるので、通常の半導体製造技術を用いて容易に行う
ことができる。 （第２実施例）次に、第２実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。

【００４０】図１２に示すように、本実施例では、ピエ
ゾ抵抗素子の代わりに、圧電素子２８，２９を用いてい
る。アーム部４，５の薄肉部９，１２に圧電素子２８，
２９が配置されている。この圧電素子２８，２９は、図
１３に示すように、Ｎ型シリコン層１ｂの上に薄膜より
なる圧電材料（ＰＺＴやＺｎＯ等）３０が配置されてい
る。この圧電材料３０は、シリコン基板上にスパッタ等
で形成し、エッチングして所定の形状にパターニングし
たものである。薄膜の圧電材料３０の上にはアルミ薄膜
等の薄膜よりなる上部電極３１が配置されるとともに、
圧電材料３０の下には不純物拡散層よりなる下部電極３
２が配置されている。

【００４１】図１２に示すように、枠体２の下辺部２ａ
には電極（ボンディングパッド）３３，３４，３５が配
置されている。図１４には、圧電素子２８，２９の接続
を示す。２つの圧電素子２８，２９が直列に接続され、
その圧電素子２８，２９の間がグランド電極３３と接続
されている。又、２つの圧電素子２８，２９の直列回路
の一端側が検知用電極３４と接続され、他端側が検知用
電極３５と接続されている。

【００４２】この電極３４，３５間の電位が差動増幅器
２４にて増幅され、電気信号として取り出される。そし
て、振動子３を励振した時、薄肉部９，１２ではより応
力を大きく受けるため、薄肉部９，１２上の圧電薄膜素
子２８，２９がより大きな電荷を発生する。この電荷量
を測定することにより、角速度を検出することができ
る。

【００４３】尚、この発明の他の態様として、前記各実
施例では振動子３の励振は静電力を用いたが、圧電力を
用いてもよい。又、振動子３３と、この振動子３３と対
向する固定電極としての枠体２の側辺部２ｃ，２ｄとの
電気的分離方法として、ＰＮ接合以外にもＮ型シリコン
層１ｂにトレンチを設け、このトレンチにより絶縁分離
してもよい。尚、トレンチ内にはシリコン酸化物やポリ
シリコン等を充填してもよい。

【００４４】さらに、枠体２において上辺部２ｂの無い
構造としてもよい。上記実施例において上辺部２ｂは四
角環状の枠形状を維持して側辺部２ｃ，２ｄの離間間隔
を一定に保つ働きをしている。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、特性の安定化および低コスト化を図ること
ができるとともに、高感度化を図ることができる優れた
効果を発揮する。

【００４６】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、通常の半導体製造技術を用
いて容易に歪み素子を形成できる。請求項３に記載の発
明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、通常
の半導体製造技術を用いて容易に振動子と固定電極部を
形成でき、かつ、励振を容易に行わせることができる。

【００４７】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の効果に加え、振動子のアーム部と固定電
極部とを通常の半導体製造技術を用いて容易に電気的に
分離できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の角速度センサの斜視図。

【図２】第１実施例の角速度センサの正面図。

【図３】第１実施例の角速度センサの電気的構成を示す
電気回路図。

【図４】角速度センサの実装例を示す平面図。

【図５】図４のＣ−Ｃ断面図。

【図６】第１実施例の角速度センサの製造工程を説明す
るための断面図。

【図７】第１実施例の角速度センサの製造工程を説明す
るための断面図。

【図８】第１実施例の角速度センサの製造工程を説明す
るための断面図。

【図９】第１実施例の角速度センサの製造工程を説明す
るための断面図。

【図１０】第１実施例の角速度センサの駆動電圧の波形
図。

【図１１】第１実施例の角速度センサの動作説明図。

【図１２】第２実施例の角速度センサの斜視図。

【図１３】第２実施例の角速度センサの一部拡大断面
図。

【図１４】第２実施例の角速度センサの電気的構成を示
す電気回路図。

【図１５】従来の角速度センサの斜視図。

【符号の説明】

１…単結晶シリコン基板、２ｃ…固定電極部を構成する
枠体の側辺部、２ｄ…固定電極部を構成する枠体の側辺
部、３…振動子、４…アーム部、５…アーム部、７…厚
肉部、８…厚肉部、９…薄肉部、１０…厚肉部、１１…
厚肉部、１２…薄肉部、１３ａ…歪み素子としてのピエ
ゾ抵抗素子、１３ｂ…歪み素子としてのピエゾ抵抗素
子、１４ａ…歪み素子としてのピエゾ抵抗素子、１４ｂ
…歪み素子としてのピエゾ抵抗素子、２８…歪み素子と
しての圧電素子、２９ｄ…歪み素子としての圧電素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行に延びるアーム部を有する音
   叉型の振動子を備え、前記アーム部を励振させつつ、角
   速度が加わることによる前記励振方向と直交する方向へ
   の前記アーム部の振動を検知するようにした角速度セン
   サであって、 前記振動子をシリコンにて形成するとともに、前記アー
   ム部の一部に厚肉部を挟んで薄肉部を形成し、さらに、
   当該薄肉部に角速度検出用の歪み素子を配置したことを
   特徴とする角速度センサ。
2. 【請求項２】 前記シリコンは単結晶シリコンであり、
   前記歪み素子はピエゾ抵抗素子である請求項１に記載の
   角速度センサ。
3. 【請求項３】 シリコン基板の所定領域をエッチング除
   去することにより前記振動子と、その振動子のアーム部
   と所定間隔を隔てて対向配置された固定電極部とが形成
   され、アーム部と固定電極部との間に静電力または圧電
   力を加えることによりアーム部を励振するようにした請
   求項１に記載の角速度センサ。
4. 【請求項４】 前記アーム部と前記固定電極部との電気
   的分離はＰＮ接合によるものである請求項３に記載の角
   速度センサ。