JPH1096633A - 角速度検出装置 - Google Patents
角速度検出装置Info
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- JPH1096633A JPH1096633A JP8271678A JP27167896A JPH1096633A JP H1096633 A JPH1096633 A JP H1096633A JP 8271678 A JP8271678 A JP 8271678A JP 27167896 A JP27167896 A JP 27167896A JP H1096633 A JPH1096633 A JP H1096633A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動子と基板との間に発生するエアダンピン
グを小さくし、振動子の振動を大きくする。また、励振
手段からのノイズが変位検出手段に漏洩するのを防止す
る。 【解決手段】 基板22のうち、振動子33の下側に位
置する部位に多数の連通孔30を形成する。これによ
り、振動子33が矢示Z方向に振動したとき、振動子3
3と基板22との間に存在する気体は各連通孔30を通
過して基板22の裏面側に流出するため、エアダンピン
グを小さくできる。また、基板22に凹陥部28を設
け、基板22のうち変位検出電極37の下側に位置する
部位を絶縁膜24のみからなる薄肉部29とする。
グを小さくし、振動子の振動を大きくする。また、励振
手段からのノイズが変位検出手段に漏洩するのを防止す
る。 【解決手段】 基板22のうち、振動子33の下側に位
置する部位に多数の連通孔30を形成する。これによ
り、振動子33が矢示Z方向に振動したとき、振動子3
3と基板22との間に存在する気体は各連通孔30を通
過して基板22の裏面側に流出するため、エアダンピン
グを小さくできる。また、基板22に凹陥部28を設
け、基板22のうち変位検出電極37の下側に位置する
部位を絶縁膜24のみからなる薄肉部29とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車、カ
メラ等に搭載されるジャイロ等に用いられ、角速度の検
出を行う角速度検出装置に関する。
メラ等に搭載されるジャイロ等に用いられ、角速度の検
出を行う角速度検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術による角速度検出装置を図19
および図20に基づいて説明する。
および図20に基づいて説明する。
【0003】図19において、1はマイクロマシニング
技術により作製された角速度検出装置である。2は例え
ば高抵抗な単結晶のシリコン材料からなる基板であり、
該基板2のには、図20に示すように、表面を酸化させ
ることにより絶縁層2Aが形成されている。
技術により作製された角速度検出装置である。2は例え
ば高抵抗な単結晶のシリコン材料からなる基板であり、
該基板2のには、図20に示すように、表面を酸化させ
ることにより絶縁層2Aが形成されている。
【0004】3,3は絶縁層2Aを介して基板2上に設
けられた支持部である。4は基板2の表面から離間した
状態で設けられた振動子を示し、該振動子4は4本の支
持梁5,5,…を介して支持部3に支持され、基板2に
対して平行方向、直交方向に変位可能となっている。ま
た、該振動子4は、例えば長さ寸法が800μm程度、
幅寸法が400μm程度、厚さ寸法が5μm程度の薄板
状に形成されている。さらに、図20に示すように、該
振動子4と基板2との離間距離Sは微小であり、例えば
1μm程度である。
けられた支持部である。4は基板2の表面から離間した
状態で設けられた振動子を示し、該振動子4は4本の支
持梁5,5,…を介して支持部3に支持され、基板2に
対して平行方向、直交方向に変位可能となっている。ま
た、該振動子4は、例えば長さ寸法が800μm程度、
幅寸法が400μm程度、厚さ寸法が5μm程度の薄板
状に形成されている。さらに、図20に示すように、該
振動子4と基板2との離間距離Sは微小であり、例えば
1μm程度である。
【0005】また、前記各支持部3,振動子4,各支持
梁5、例えば、P,B,Sb等の不純物がドーピングさ
れた低抵抗なポリシリコンをエッチング処理することに
より形成されている。
梁5、例えば、P,B,Sb等の不純物がドーピングさ
れた低抵抗なポリシリコンをエッチング処理することに
より形成されている。
【0006】6,6,…は振動子4に多数形成されたエ
ッチングホールを示し、該各エッチングホール6は振動
子4の表面側と裏面側との間を貫通するように形成され
ている。
ッチングホールを示し、該各エッチングホール6は振動
子4の表面側と裏面側との間を貫通するように形成され
ている。
【0007】ここで、該各エッチングホール6は、角速
度検出装置1を製造するときに、振動子4と基板2との
間に形成した犠牲層をエッチング溶液により確実に除去
するために形成されたものである。
度検出装置1を製造するときに、振動子4と基板2との
間に形成した犠牲層をエッチング溶液により確実に除去
するために形成されたものである。
【0008】即ち、振動子4と基板2との間の離間距離
Sを確保するように、振動子4を基板2の表面から微小
間隔だけ浮かした状態で設けるためには、まず、基板2
上に犠牲層を形成し、この犠牲層の上に振動子4を形成
するためのポリシリコンを積層して形成する。次に、前
記ポリシリコンの一部をエッチングにより除去して振動
子4を成形する。そして、振動子4と基板2との間の犠
牲層をエッチング溶液により除去する。このとき、振動
子4と基板2との間の離間距離Sは小さく、エッチング
溶液が流れ込みにくいため、振動子4と基板2との間の
犠牲層を所定時間内に確実に除去するのは容易でない。
Sを確保するように、振動子4を基板2の表面から微小
間隔だけ浮かした状態で設けるためには、まず、基板2
上に犠牲層を形成し、この犠牲層の上に振動子4を形成
するためのポリシリコンを積層して形成する。次に、前
記ポリシリコンの一部をエッチングにより除去して振動
子4を成形する。そして、振動子4と基板2との間の犠
牲層をエッチング溶液により除去する。このとき、振動
子4と基板2との間の離間距離Sは小さく、エッチング
溶液が流れ込みにくいため、振動子4と基板2との間の
犠牲層を所定時間内に確実に除去するのは容易でない。
【0009】そこで、振動子4に多数のエッチングホー
ル6を形成し、振動子4と基板2との間の犠牲層をエッ
チング溶液により除去するときには、このエッチング液
を該各エッチングホール6を介して振動子4と基板2と
の間に多量に流通させるようにしている。これにより、
振動子4と基板2との間の犠牲層を確実に除去すること
ができる。
ル6を形成し、振動子4と基板2との間の犠牲層をエッ
チング溶液により除去するときには、このエッチング液
を該各エッチングホール6を介して振動子4と基板2と
の間に多量に流通させるようにしている。これにより、
振動子4と基板2との間の犠牲層を確実に除去すること
ができる。
【0010】7,7は振動子4の両側に位置し、絶縁層
2Aを介して基板2上に設けられた電極支持部であり、
8,8は振動子4を矢示X方向に振動させる励振手段と
しての励振電極である。該各励振電極8は、振動子4に
くし状に設けられた電極板8A,8A,…と、該各電極
板8Aと離間した状態で噛合するように前記各電極支持
部7にくし状に設けられた電極板8B,8B,…とから
構成されている。また、前記各電極支持部7、電極板8
A,8Bは、例えば、P,B,Sb等の不純物がドーピ
ングされた低抵抗なポリシリコンをエッチング処理する
ことにより形成されている。
2Aを介して基板2上に設けられた電極支持部であり、
8,8は振動子4を矢示X方向に振動させる励振手段と
しての励振電極である。該各励振電極8は、振動子4に
くし状に設けられた電極板8A,8A,…と、該各電極
板8Aと離間した状態で噛合するように前記各電極支持
部7にくし状に設けられた電極板8B,8B,…とから
構成されている。また、前記各電極支持部7、電極板8
A,8Bは、例えば、P,B,Sb等の不純物がドーピ
ングされた低抵抗なポリシリコンをエッチング処理する
ことにより形成されている。
【0011】9は振動子4の下側に位置し、該振動子4
に対向するように基板2の表面に設けられた変位検出手
段としての変位検出電極を示し、該変位検出電極9は、
例えば、P,Sb等の不純物を基板2の表面に高密度に
ドーピングすることにより導電性を有するように形成さ
れている。そして、該変位検出電極9は、振動子4がコ
リオリ力により矢示Z方向に変位したときに、その変位
量を検出するものである。
に対向するように基板2の表面に設けられた変位検出手
段としての変位検出電極を示し、該変位検出電極9は、
例えば、P,Sb等の不純物を基板2の表面に高密度に
ドーピングすることにより導電性を有するように形成さ
れている。そして、該変位検出電極9は、振動子4がコ
リオリ力により矢示Z方向に変位したときに、その変位
量を検出するものである。
【0012】10,10は各電極支持部7上にそれぞれ
固着された励振用の電極パットを示し、該各電極パット
10は、各電極支持部7に設けられた各電極板8Bに電
気的に導通している。そして、各電極パッド10には各
励振電極8の各電極板8Bに振動信号としての励振信号
を印加するための発振回路等(図示せず)が接続されて
いる。
固着された励振用の電極パットを示し、該各電極パット
10は、各電極支持部7に設けられた各電極板8Bに電
気的に導通している。そして、各電極パッド10には各
励振電極8の各電極板8Bに振動信号としての励振信号
を印加するための発振回路等(図示せず)が接続されて
いる。
【0013】11は支持部3上に固着された検出用の電
極パッド、12は引出し線12Aを介して変位検出電極
9に接続された検出用の電極パッドを示し、該電極パッ
ド11,12には、振動子4と変位検出電極9との間の
静電容量の変化を検出するための検出回路等(図示せ
ず)が接続されている。
極パッド、12は引出し線12Aを介して変位検出電極
9に接続された検出用の電極パッドを示し、該電極パッ
ド11,12には、振動子4と変位検出電極9との間の
静電容量の変化を検出するための検出回路等(図示せ
ず)が接続されている。
【0014】従来技術による角速度検出装置は上述した
ような構成を有するもので、次にその動作について説明
する。
ような構成を有するもので、次にその動作について説明
する。
【0015】前記発振回路から各電極パッド10を介し
て各励振電極8の各電極板8Bに、互いに逆位相の励振
信号を印加すると、振動子4は基板2に対して平行方向
(矢示X方向)に振動する。この状態で回転軸Y回りの
回転が作用すると、この回転の角速度に対応したコリオ
リ力が発生するため、振動子4が基板2に対して直交方
向(矢示Z方向)に変位する。そして、該振動子4が矢
示Z方向に変位すると、該振動子4と、該振動子4の下
側に設けられた変位検出電極9との離間距離が変化する
ため、該振動子4と変位検出電極9との間の静電容量が
変化する。この静電容量の変化を、電極パッド11,1
2に接続された検出回路により検出し、当該角速度検出
装置1に作用した角速度を求める。
て各励振電極8の各電極板8Bに、互いに逆位相の励振
信号を印加すると、振動子4は基板2に対して平行方向
(矢示X方向)に振動する。この状態で回転軸Y回りの
回転が作用すると、この回転の角速度に対応したコリオ
リ力が発生するため、振動子4が基板2に対して直交方
向(矢示Z方向)に変位する。そして、該振動子4が矢
示Z方向に変位すると、該振動子4と、該振動子4の下
側に設けられた変位検出電極9との離間距離が変化する
ため、該振動子4と変位検出電極9との間の静電容量が
変化する。この静電容量の変化を、電極パッド11,1
2に接続された検出回路により検出し、当該角速度検出
装置1に作用した角速度を求める。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による角速度検出装置1では、振動子4と基板2
との離間距離Sが小さければ小さいほど角速度の検出感
度が向上するため、この離間距離Sを例えば1μm程度
の微小なものに設定している。
来技術による角速度検出装置1では、振動子4と基板2
との離間距離Sが小さければ小さいほど角速度の検出感
度が向上するため、この離間距離Sを例えば1μm程度
の微小なものに設定している。
【0017】しかし、振動子4と基板2の離間距離Sを
微小に設定すると、振動子4がコリオリ力により矢示Z
方向に振動するとき、振動子4と基板2との間における
エアダンピング(空気の流動抵抗)が大きくなる。この
ため、振動子4と基板2との間に存在する空気抵抗によ
り振動子4の矢示Z方向の振動が妨げられ、振動子4が
大きく振動変位できないという問題がある。この結果、
角速度が作用しても、振動子4と基板2との間の静電容
量の変化が小さくなり、角速度の検出感度が低下すると
いう問題がある。
微小に設定すると、振動子4がコリオリ力により矢示Z
方向に振動するとき、振動子4と基板2との間における
エアダンピング(空気の流動抵抗)が大きくなる。この
ため、振動子4と基板2との間に存在する空気抵抗によ
り振動子4の矢示Z方向の振動が妨げられ、振動子4が
大きく振動変位できないという問題がある。この結果、
角速度が作用しても、振動子4と基板2との間の静電容
量の変化が小さくなり、角速度の検出感度が低下すると
いう問題がある。
【0018】なお、振動子4には多数のエッチングホー
ル6が形成され、該各エッチングホール6は振動子4を
貫通しているため、振動子4が矢示Z方向に振動したと
き、振動子4と基板2との間に存在する空気の一部は、
該各エッチングホール6を通過して振動子4の表面側に
流出する。従って、該各エッチングホール6によってエ
アダンピングを小さくすることが可能であると考えるこ
とができる。
ル6が形成され、該各エッチングホール6は振動子4を
貫通しているため、振動子4が矢示Z方向に振動したと
き、振動子4と基板2との間に存在する空気の一部は、
該各エッチングホール6を通過して振動子4の表面側に
流出する。従って、該各エッチングホール6によってエ
アダンピングを小さくすることが可能であると考えるこ
とができる。
【0019】しかし、該各エッチングホール6は振動子
4を形成するときにエッチング溶液を流通させるための
穴であり、穴径が小さいため、該各エッチングホール6
を通過して振動子4の表面側に逃げる空気の量は僅かで
ある。また、振動子4の強度を維持するために、エッチ
ングホール6の穴径を大きくしたり、数を増やしたりす
るのは困難である。この結果、実際には、該各エッチン
グホール6のみでは、振動子4と基板2との間における
エアダンピングを十分に小さくすることができない。
4を形成するときにエッチング溶液を流通させるための
穴であり、穴径が小さいため、該各エッチングホール6
を通過して振動子4の表面側に逃げる空気の量は僅かで
ある。また、振動子4の強度を維持するために、エッチ
ングホール6の穴径を大きくしたり、数を増やしたりす
るのは困難である。この結果、実際には、該各エッチン
グホール6のみでは、振動子4と基板2との間における
エアダンピングを十分に小さくすることができない。
【0020】一方、上述した従来技術による角速度検出
装置1では、基板2の表面に変位検出電極9を形成し、
コリオリ力により振動子4が矢示Z方向に変位したとき
に、振動子4と基板2との間の静電容量が変化するのを
検出し、角速度を求めるようにしている。
装置1では、基板2の表面に変位検出電極9を形成し、
コリオリ力により振動子4が矢示Z方向に変位したとき
に、振動子4と基板2との間の静電容量が変化するのを
検出し、角速度を求めるようにしている。
【0021】しかし、振動子4を矢示X方向に振動させ
るために、発振回路から各電極パッド10を介して各励
振電極8の各電極板8Bに印加している励振信号が、図
20中の矢示Aに示すように、基板2を伝達して変位検
出電極9に漏洩する場合がある。そして、この漏洩した
励振信号が、振動子4と基板2との間の静電容量の変化
を検出する際のノイズとなり、角速度の検出感度を低下
させるという問題がある。
るために、発振回路から各電極パッド10を介して各励
振電極8の各電極板8Bに印加している励振信号が、図
20中の矢示Aに示すように、基板2を伝達して変位検
出電極9に漏洩する場合がある。そして、この漏洩した
励振信号が、振動子4と基板2との間の静電容量の変化
を検出する際のノイズとなり、角速度の検出感度を低下
させるという問題がある。
【0022】なお、基板2は高抵抗な単結晶のシリコン
材料から形成され、各電極支持部7は基板2上に絶縁層
2Aを介して設けられている。この結果、図20中の矢
示A方向に漏洩する励振信号の電流は微小である。しか
し、振動子4が矢示Z方向に変位することによる振動子
4と基板2との間の静電容量の変化も微小であるため、
この微小な静電容量の変化を前記検出回路等で増幅して
角速度を検出する場合には、変位検出電極9に微小な漏
洩電流が流れ込むだけでも、それが相対的に無視できな
いノイズとなり、角速度の検出感度を低下させる要因と
なる。
材料から形成され、各電極支持部7は基板2上に絶縁層
2Aを介して設けられている。この結果、図20中の矢
示A方向に漏洩する励振信号の電流は微小である。しか
し、振動子4が矢示Z方向に変位することによる振動子
4と基板2との間の静電容量の変化も微小であるため、
この微小な静電容量の変化を前記検出回路等で増幅して
角速度を検出する場合には、変位検出電極9に微小な漏
洩電流が流れ込むだけでも、それが相対的に無視できな
いノイズとなり、角速度の検出感度を低下させる要因と
なる。
【0023】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は、振動子と基板との間における
気体のダンピング(流動抵抗)を小さくすることによ
り、角速度が作用したときに、振動子が基板に対して直
交方向に抵抗なく変位することができるようにした角速
度検出装置を提供することを目的としている。
されたもので、本発明は、振動子と基板との間における
気体のダンピング(流動抵抗)を小さくすることによ
り、角速度が作用したときに、振動子が基板に対して直
交方向に抵抗なく変位することができるようにした角速
度検出装置を提供することを目的としている。
【0024】また、本発明は、励振手段等からのノイズ
が基板を介して変位検出手段に漏洩するのを防止できる
ようにした角速度検出装置を提供することを目的として
いる。
が基板を介して変位検出手段に漏洩するのを防止できる
ようにした角速度検出装置を提供することを目的として
いる。
【0025】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項1に係る発明は、基板と、該基板の表面に
固着して設けられた支持部と、基端側が該支持部に設け
られた支持梁と、該基板の表面から離間した状態で前記
支持梁の先端側に支持され前記基板に対して変位可能な
振動子と、該振動子を一定の励振方向に振動させる励振
手段と、該励振手段により前記振動子を励振方向に振動
させた状態で角速度が作用したときに、該角速度に対応
して前記振動子が励振方向と直交する方向に変位するの
を検出する変位検出手段とからなる構成を採用してい
る。
ために請求項1に係る発明は、基板と、該基板の表面に
固着して設けられた支持部と、基端側が該支持部に設け
られた支持梁と、該基板の表面から離間した状態で前記
支持梁の先端側に支持され前記基板に対して変位可能な
振動子と、該振動子を一定の励振方向に振動させる励振
手段と、該励振手段により前記振動子を励振方向に振動
させた状態で角速度が作用したときに、該角速度に対応
して前記振動子が励振方向と直交する方向に変位するの
を検出する変位検出手段とからなる構成を採用してい
る。
【0026】そして、請求項1に係る発明の特徴は、基
板のうち、振動子と対向する位置に該基板の表面側と裏
面側との間を連通する連通孔を設け、該連通孔により前
記基板の表面側と裏面側との間で気体を流通させる構成
としたことにある。
板のうち、振動子と対向する位置に該基板の表面側と裏
面側との間を連通する連通孔を設け、該連通孔により前
記基板の表面側と裏面側との間で気体を流通させる構成
としたことにある。
【0027】上記構成より、励振手段により振動子が一
定の励振方向に振動した状態で、角速度が作用したと
き、該振動子はコリオリ力により励振方向と直交する方
向に変位する。ここで、振動子の励振方向が基板に対し
て平行方向の場合には、該振動子はコリオリ力により基
板に対して直交方向に変位する。一方、振動子の励振方
向が基板に対して直交方向の場合には、該振動子はコリ
オリ力により基板に対して平行方向に変位する。
定の励振方向に振動した状態で、角速度が作用したと
き、該振動子はコリオリ力により励振方向と直交する方
向に変位する。ここで、振動子の励振方向が基板に対し
て平行方向の場合には、該振動子はコリオリ力により基
板に対して直交方向に変位する。一方、振動子の励振方
向が基板に対して直交方向の場合には、該振動子はコリ
オリ力により基板に対して平行方向に変位する。
【0028】上述したいずれの場合であっても、振動子
が基板に対して直交方向に変位するとき、振動子と基板
との間に存在する気体は、前記連通孔を介して基板の表
面側から裏面側に向けて流出する。これにより、振動子
と基板との間における気体のダンピング(流動抵抗)が
小さくなり、振動子が基板に対して直交方向に変位し易
くなる。
が基板に対して直交方向に変位するとき、振動子と基板
との間に存在する気体は、前記連通孔を介して基板の表
面側から裏面側に向けて流出する。これにより、振動子
と基板との間における気体のダンピング(流動抵抗)が
小さくなり、振動子が基板に対して直交方向に変位し易
くなる。
【0029】請求項2に係る発明は、基板のうち、振動
子と対向する部位が薄肉部となるように前記基板の裏面
側に凹陥部を設け、前記薄肉部には該基板の表面側と裏
面側とを連通する連通孔を設け、該連通孔により前記基
板の表面側と裏面側との間で気体を流通させる構成とし
たことにある。
子と対向する部位が薄肉部となるように前記基板の裏面
側に凹陥部を設け、前記薄肉部には該基板の表面側と裏
面側とを連通する連通孔を設け、該連通孔により前記基
板の表面側と裏面側との間で気体を流通させる構成とし
たことにある。
【0030】上記構成より、基板の薄肉部に連通孔を設
けることによって、連通孔の流入口から流出口までの距
離が短くなる。これにより、基板の表面側から裏面側
(凹陥部内)に向かう空気の流通路が短くなるため、振
動子が基板に対して直交方向に変位したときに、振動子
と基板との間に存在する空気を基板の裏面側に容易に流
出させることができる。
けることによって、連通孔の流入口から流出口までの距
離が短くなる。これにより、基板の表面側から裏面側
(凹陥部内)に向かう空気の流通路が短くなるため、振
動子が基板に対して直交方向に変位したときに、振動子
と基板との間に存在する空気を基板の裏面側に容易に流
出させることができる。
【0031】請求項3に係る発明は、表面に絶縁膜を有
する基板と、該基板の表面に固着して設けられた支持部
と、基端側が該支持部に設けられた支持梁と、該基板の
表面から離間した状態で前記支持梁の先端側に支持され
前記基板に対して変位可能な振動子と、該振動子を一定
の励振方向に振動させる励振手段と、前記振動子と対向
するように前記基板の表面に設けられ、該励振手段によ
り前記振動子を励振方向に振動させた状態で角速度が作
用したときに、該角速度に対応して前記振動子が励振方
向と直交する方向に変位するのを検出する変位検出手段
とからなる構成を採用している。
する基板と、該基板の表面に固着して設けられた支持部
と、基端側が該支持部に設けられた支持梁と、該基板の
表面から離間した状態で前記支持梁の先端側に支持され
前記基板に対して変位可能な振動子と、該振動子を一定
の励振方向に振動させる励振手段と、前記振動子と対向
するように前記基板の表面に設けられ、該励振手段によ
り前記振動子を励振方向に振動させた状態で角速度が作
用したときに、該角速度に対応して前記振動子が励振方
向と直交する方向に変位するのを検出する変位検出手段
とからなる構成を採用している。
【0032】そして、請求項3に係る発明の特徴は、基
板のうち、振動子と対向する部位が絶縁膜のみからなる
薄肉部となるように基板の裏面側に凹陥部を設け、前記
薄肉部には該基板の表面側と裏面側とを連通する連通孔
を設け、該連通孔により前記基板の表面側と裏面側との
間で気体を流通させる構成としたことにある。
板のうち、振動子と対向する部位が絶縁膜のみからなる
薄肉部となるように基板の裏面側に凹陥部を設け、前記
薄肉部には該基板の表面側と裏面側とを連通する連通孔
を設け、該連通孔により前記基板の表面側と裏面側との
間で気体を流通させる構成としたことにある。
【0033】上記構成より、励振手段は、例えば発振回
路等によって出力される電気的な振動信号を、静電力等
を利用して機械的振動に変換し、振動子を一定の励振方
向に振動させるものである。また、変位検出手段は、コ
リオリ力により振動子が励振方向と直交する方向に変位
するのを、振動子と変位検出手段との間の静電容量の変
化等として検出し、これに基づいて角速度を求めるもの
である。
路等によって出力される電気的な振動信号を、静電力等
を利用して機械的振動に変換し、振動子を一定の励振方
向に振動させるものである。また、変位検出手段は、コ
リオリ力により振動子が励振方向と直交する方向に変位
するのを、振動子と変位検出手段との間の静電容量の変
化等として検出し、これに基づいて角速度を求めるもの
である。
【0034】ここで、振動子の励振方向が基板に対して
平行方向の場合には、変位検出手段は、振動子の下側に
位置して基板の表面に設けられた例えば導電体(電極)
である。この場合、基板のうち変位検出手段が設けられ
た部位の下側は、絶縁膜のみからなる薄肉部となってい
るから、振動子を基板に対して平行方向に振動させるた
めに励振手段から出力される励振信号等が基板側に漏洩
しても、この基板側に漏洩した励振信号等が基板を伝達
して変位検出手段に流れ込むことない。即ち、基板側に
漏洩した励振信号等を前記薄肉部によって遮断すること
ができる。
平行方向の場合には、変位検出手段は、振動子の下側に
位置して基板の表面に設けられた例えば導電体(電極)
である。この場合、基板のうち変位検出手段が設けられ
た部位の下側は、絶縁膜のみからなる薄肉部となってい
るから、振動子を基板に対して平行方向に振動させるた
めに励振手段から出力される励振信号等が基板側に漏洩
しても、この基板側に漏洩した励振信号等が基板を伝達
して変位検出手段に流れ込むことない。即ち、基板側に
漏洩した励振信号等を前記薄肉部によって遮断すること
ができる。
【0035】一方、振動子の励振方向が基板に対して直
交方向の場合には、励振手段は振動子の下側に位置して
基板の表面に設けられた例えば導電体(電極)である。
この場合、基板のうち励振手段が設けられた部位の下側
は、絶縁膜のみからなる薄肉部となっているから、励振
手段から出力される励振信号を前記薄肉部によって遮断
することができる。
交方向の場合には、励振手段は振動子の下側に位置して
基板の表面に設けられた例えば導電体(電極)である。
この場合、基板のうち励振手段が設けられた部位の下側
は、絶縁膜のみからなる薄肉部となっているから、励振
手段から出力される励振信号を前記薄肉部によって遮断
することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳述する。
図面に従って詳述する。
【0037】ここで、図1ないし図3は本発明の第1の
実施例による角速度検出装置を示している。
実施例による角速度検出装置を示している。
【0038】図1において、21は本実施例による角速
度検出装置を示す。22は基板を示し、該基板22は、
図2に示すように、例えば高抵抗な単結晶のシリコン材
料、ガラス材料等からなる基板本体23と、該基板本体
23上に形成された例えば酸化シリコン(SiO2)か
らなる絶縁膜24と、該絶縁膜24上に形成された高抵
抗なシリコン材料からなるシリコン膜25とから構成さ
れている。
度検出装置を示す。22は基板を示し、該基板22は、
図2に示すように、例えば高抵抗な単結晶のシリコン材
料、ガラス材料等からなる基板本体23と、該基板本体
23上に形成された例えば酸化シリコン(SiO2)か
らなる絶縁膜24と、該絶縁膜24上に形成された高抵
抗なシリコン材料からなるシリコン膜25とから構成さ
れている。
【0039】そして、前記シリコン膜25は、基板22
のうち、後述する各支持部31、各電極支持部35、電
極パッド40が設けられている部分と、振動子33の下
側位置にのみ形成され、それ以外の部分は当該角速度検
出装置21の製造過程でエッチング処理により除去され
ている。また、該シリコン膜25上には窒化シリコン
(SiN)からなる窒化シリコン膜26が形成されてい
る。
のうち、後述する各支持部31、各電極支持部35、電
極パッド40が設けられている部分と、振動子33の下
側位置にのみ形成され、それ以外の部分は当該角速度検
出装置21の製造過程でエッチング処理により除去され
ている。また、該シリコン膜25上には窒化シリコン
(SiN)からなる窒化シリコン膜26が形成されてい
る。
【0040】さらに、図2に示すように、振動子33の
下側位置に形成されたシリコン膜25と、各電極支持部
35が設けられている部分に形成されたシリコン膜25
との間には、溝27,27が形成され、該溝27を介し
て各シリコン膜25は離間している。これにより、振動
子33の下側位置に形成されたシリコン膜25を、各電
極支持部35が設けられている部分に形成されたシリコ
ン膜25に対して絶縁することができる。従って、振動
子33の下側に位置するシリコン膜25に形成された後
述の変位検出電極37を、振動子を振動させるための励
振信号が印加される各電極支持部35等に対してから完
全に絶縁することができる。これと同様に、振動子33
の下側位置に形成されたシリコン膜25と、各支持部3
1が設けられている部分に形成されたシリコン膜25と
の間にも、溝27,27が形成され、該溝27を介して
各シリコン膜25は離間している。
下側位置に形成されたシリコン膜25と、各電極支持部
35が設けられている部分に形成されたシリコン膜25
との間には、溝27,27が形成され、該溝27を介し
て各シリコン膜25は離間している。これにより、振動
子33の下側位置に形成されたシリコン膜25を、各電
極支持部35が設けられている部分に形成されたシリコ
ン膜25に対して絶縁することができる。従って、振動
子33の下側に位置するシリコン膜25に形成された後
述の変位検出電極37を、振動子を振動させるための励
振信号が印加される各電極支持部35等に対してから完
全に絶縁することができる。これと同様に、振動子33
の下側位置に形成されたシリコン膜25と、各支持部3
1が設けられている部分に形成されたシリコン膜25と
の間にも、溝27,27が形成され、該溝27を介して
各シリコン膜25は離間している。
【0041】28は基板22の裏面側に形成された凹陥
部を示し、該凹陥部28は、変位検出電極37が設けら
れた部分の下側に位置する基板本体23を、エッチャン
トとしての水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(T
MAH)等によって除去することにより形成されてい
る。即ち、基板22のうち、変位検出電極37が設けら
れた部位の下側は絶縁膜24のみからなる薄肉部29と
なっている。
部を示し、該凹陥部28は、変位検出電極37が設けら
れた部分の下側に位置する基板本体23を、エッチャン
トとしての水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(T
MAH)等によって除去することにより形成されてい
る。即ち、基板22のうち、変位検出電極37が設けら
れた部位の下側は絶縁膜24のみからなる薄肉部29と
なっている。
【0042】30,30,…は振動子33と対向するよ
うに該振動子33の下側に位置して基板22の薄肉部2
9に多数設けられた連通孔を示し、該各連通孔30は、
基板22の表面側と裏面側との間を連通するように形成
されている。さらに詳しく説明すると、基板22のうち
振動子33の下側に位置する部位は、図3に示すように
凹陥部28が形成され、基板本体23が除去されてい
る。このため、該各連通孔30は、基板22の窒化シリ
コン膜26、シリコン膜25および絶縁膜24を貫通す
ることにより、基板22の表面側と凹陥部28内との間
を連通するように形成されている。
うに該振動子33の下側に位置して基板22の薄肉部2
9に多数設けられた連通孔を示し、該各連通孔30は、
基板22の表面側と裏面側との間を連通するように形成
されている。さらに詳しく説明すると、基板22のうち
振動子33の下側に位置する部位は、図3に示すように
凹陥部28が形成され、基板本体23が除去されてい
る。このため、該各連通孔30は、基板22の窒化シリ
コン膜26、シリコン膜25および絶縁膜24を貫通す
ることにより、基板22の表面側と凹陥部28内との間
を連通するように形成されている。
【0043】そして、該各連通孔30は、基板22の表
面側と裏面側との間で、図3中の矢示B方向に空気を流
通させるための穴であり、該各連通孔30の穴径は、空
気の流通を可能とすると共に、基板22の強度を保持す
る程度の大きさに設定されている。さらに、該各連通孔
30は基板22の薄肉部29に形成されているため、該
各連通孔30の流入口から流出口までの距離が短い。
面側と裏面側との間で、図3中の矢示B方向に空気を流
通させるための穴であり、該各連通孔30の穴径は、空
気の流通を可能とすると共に、基板22の強度を保持す
る程度の大きさに設定されている。さらに、該各連通孔
30は基板22の薄肉部29に形成されているため、該
各連通孔30の流入口から流出口までの距離が短い。
【0044】31,31はシリコン膜25および窒化シ
リコン膜26を介して基板22上に固着して設けられた
支持部を示し、該各支持部31は振動子33を挟むよう
に該振動子33の両側に対向するように配置されてい
る。
リコン膜26を介して基板22上に固着して設けられた
支持部を示し、該各支持部31は振動子33を挟むよう
に該振動子33の両側に対向するように配置されてい
る。
【0045】32,32,…は基端側が各支持部31に
支持され、先端側が振動子33に向けて基板22に対し
て平行方向に伸長する4本の支持梁を示し、該各支持梁
32の先端側には振動子33が一体形成されている。そ
して、該各支持梁32は直線の棒状に形成され、後述す
る励振電極36の各電極板36Bに励振信号が付与され
たときには、該各支持梁32が僅かに撓み、振動子33
を振動させるようになっている。
支持され、先端側が振動子33に向けて基板22に対し
て平行方向に伸長する4本の支持梁を示し、該各支持梁
32の先端側には振動子33が一体形成されている。そ
して、該各支持梁32は直線の棒状に形成され、後述す
る励振電極36の各電極板36Bに励振信号が付与され
たときには、該各支持梁32が僅かに撓み、振動子33
を振動させるようになっている。
【0046】33は基板22の表面から離間した状態で
前記各支持梁32の先端側に支持された振動子を示し、
該振動子33は、例えば長さ寸法が800μm程度、幅
寸法が400μm程度、厚さ寸法が5μm程度の薄板状
に形成されている。また、振動子33と基板22の表面
(絶縁膜24の表面)からの離間距離は例えば1μm程
度である。なお、振動子33の長さ寸法、幅寸法、厚さ
寸法および振動子33と基板22表面との離間距離は上
記数値に限定するものではない。
前記各支持梁32の先端側に支持された振動子を示し、
該振動子33は、例えば長さ寸法が800μm程度、幅
寸法が400μm程度、厚さ寸法が5μm程度の薄板状
に形成されている。また、振動子33と基板22の表面
(絶縁膜24の表面)からの離間距離は例えば1μm程
度である。なお、振動子33の長さ寸法、幅寸法、厚さ
寸法および振動子33と基板22表面との離間距離は上
記数値に限定するものではない。
【0047】そして、該振動子33は、励振電極36の
各電極板36Bに励振信号が付与されたときには、基板
22に対して平行方向(矢示X方向)に振動する。ま
た、該振動子33が平行方向に振動した状態で、回転軸
Y周りの角速度が作用したときには、該振動子33はコ
リオリ力により基板22に対して直交方向(矢示Z方
向)に振動する。
各電極板36Bに励振信号が付与されたときには、基板
22に対して平行方向(矢示X方向)に振動する。ま
た、該振動子33が平行方向に振動した状態で、回転軸
Y周りの角速度が作用したときには、該振動子33はコ
リオリ力により基板22に対して直交方向(矢示Z方
向)に振動する。
【0048】また、該振動子33には多数のエッチング
ホール34,34,…が形成されている。該各エッチン
グホール34は従来技術による振動子4に形成された各
エッチングホール6と同様に、振動子33の表面側と裏
面側との間を貫通するように形成されている。
ホール34,34,…が形成されている。該各エッチン
グホール34は従来技術による振動子4に形成された各
エッチングホール6と同様に、振動子33の表面側と裏
面側との間を貫通するように形成されている。
【0049】35,35はシリコン膜25および窒化シ
リコン膜26を介して基板22上に固着して設けられた
電極支持部を示し、該各電極支持部35は振動子33の
両側に位置して配設されている。
リコン膜26を介して基板22上に固着して設けられた
電極支持部を示し、該各電極支持部35は振動子33の
両側に位置して配設されている。
【0050】36は振動子33を基板22に対して平行
方向(矢示X方向)に振動させる励振手段としての励振
電極を示し、該励振電極36は、振動子33にくし状に
設けられた電極板36A,36A,…と、該各電極板3
6Aと離間した状態で噛合するように前記各電極支持部
35に設けられた電極板36B,36B,…とから構成
されている。そして、該励振電極36に外部に設けられ
た発振回路(図示せず)から、振動信号としての励振信
号を印加することにより、各電極板36A,36B間に
静電力を発生させ、この静電力により振動子33を矢示
X方向に振動させる。
方向(矢示X方向)に振動させる励振手段としての励振
電極を示し、該励振電極36は、振動子33にくし状に
設けられた電極板36A,36A,…と、該各電極板3
6Aと離間した状態で噛合するように前記各電極支持部
35に設けられた電極板36B,36B,…とから構成
されている。そして、該励振電極36に外部に設けられ
た発振回路(図示せず)から、振動信号としての励振信
号を印加することにより、各電極板36A,36B間に
静電力を発生させ、この静電力により振動子33を矢示
X方向に振動させる。
【0051】ここで、前述した各支持部31、各支持梁
32、振動子33、各電極支持部35、および励振電極
36の電極板36A,36Bは、例えばP,B,Sb等
の不純物がドーピングされた低抵抗なポリシリコンをエ
ッチング処理することにより形成されている。
32、振動子33、各電極支持部35、および励振電極
36の電極板36A,36Bは、例えばP,B,Sb等
の不純物がドーピングされた低抵抗なポリシリコンをエ
ッチング処理することにより形成されている。
【0052】37は基板22上のシリコン膜25に形成
された変位検出手段としての変位検出電極を示し、該変
位検出電極37は振動子33に対向するように該振動子
33の下側位置に配置されている。また、該変位検出電
極37は、シリコン膜25に例えばP,Sb等の不純物
をドーピングすることにより導電性を有するように形成
されている。そして、該変位検出電極37は、振動子3
3がコリオリ力により矢示Z方向に変位したときに、そ
の変位量を振動子33と変位検出電極37との間の静電
容量の変化として検出する。
された変位検出手段としての変位検出電極を示し、該変
位検出電極37は振動子33に対向するように該振動子
33の下側位置に配置されている。また、該変位検出電
極37は、シリコン膜25に例えばP,Sb等の不純物
をドーピングすることにより導電性を有するように形成
されている。そして、該変位検出電極37は、振動子3
3がコリオリ力により矢示Z方向に変位したときに、そ
の変位量を振動子33と変位検出電極37との間の静電
容量の変化として検出する。
【0053】38,38は各電極支持部35上にそれぞ
れ固着された励振用の電極パッドを示し、該各電極パッ
ド38は、例えばAu等の金属材料から形成され、各電
極支持部35に設けられた各電極板36Bに電気的に導
通している。そして、各電極パッド38には各励振電極
36に励振信号を印加するための発振回路等(図示せ
ず)が接続されている。
れ固着された励振用の電極パッドを示し、該各電極パッ
ド38は、例えばAu等の金属材料から形成され、各電
極支持部35に設けられた各電極板36Bに電気的に導
通している。そして、各電極パッド38には各励振電極
36に励振信号を印加するための発振回路等(図示せ
ず)が接続されている。
【0054】39は支持部31上に固着された電極パッ
ド、40は引出し線40Aを介して変位検出電極37に
接続された検出用の電極パッドを示し、該電極パッド3
9,40は、前記電極パッド38と同様に、例えばAu
等の金属材料から形成されている。そして、電極パッド
39,40には、振動子33と変位検出電極37との間
の静電容量の変化を検出するための検出回路等(図示せ
ず)が接続されている。
ド、40は引出し線40Aを介して変位検出電極37に
接続された検出用の電極パッドを示し、該電極パッド3
9,40は、前記電極パッド38と同様に、例えばAu
等の金属材料から形成されている。そして、電極パッド
39,40には、振動子33と変位検出電極37との間
の静電容量の変化を検出するための検出回路等(図示せ
ず)が接続されている。
【0055】本実施例による角速度検出装置21は上述
のような構成を有するものであり、次にその製造方法に
ついて図4ないし図10を参照しつつ説明する。
のような構成を有するものであり、次にその製造方法に
ついて図4ないし図10を参照しつつ説明する。
【0056】まず、図4に示す基板加工工程では、単結
晶のシリコン材料からなる基板本体23の表面を酸化さ
せることにより絶縁膜24を形成する。そして、該絶縁
膜24の上に、シリコン材料からなるシリコン膜25を
形成し、当該角速度検出装置21の基板22を形成す
る。
晶のシリコン材料からなる基板本体23の表面を酸化さ
せることにより絶縁膜24を形成する。そして、該絶縁
膜24の上に、シリコン材料からなるシリコン膜25を
形成し、当該角速度検出装置21の基板22を形成す
る。
【0057】次に、図5に示す変位検出電極形成工程で
は、シリコン膜25の所定位置に例えばP,B,Sb等
の不純物を拡散させ、変位検出電極37を形成する。そ
の後、シリコン膜25上に窒化シリコンからなる窒化シ
リコン膜26を形成する。
は、シリコン膜25の所定位置に例えばP,B,Sb等
の不純物を拡散させ、変位検出電極37を形成する。そ
の後、シリコン膜25上に窒化シリコンからなる窒化シ
リコン膜26を形成する。
【0058】次に、図6に示す連通孔形成工程では、窒
化シリコン膜26上をレジストによりマスクし、RIE
(reactive ion etching)により
基板22の所定位置に連通孔30,30,…を形成す
る。このとき、該各連通孔30は基板22の表面側から
窒化シリコン膜26、シリコン膜25、絶縁膜24を貫
通し、基板本体23の途中まで穿設する。さらに、シリ
コン膜25および窒化シリコン膜26の一部を、RIE
により除去し、溝27,27を形成する。その後、各連
通孔30、各溝27の内部側面に酸化シリコン膜51を
形成する。
化シリコン膜26上をレジストによりマスクし、RIE
(reactive ion etching)により
基板22の所定位置に連通孔30,30,…を形成す
る。このとき、該各連通孔30は基板22の表面側から
窒化シリコン膜26、シリコン膜25、絶縁膜24を貫
通し、基板本体23の途中まで穿設する。さらに、シリ
コン膜25および窒化シリコン膜26の一部を、RIE
により除去し、溝27,27を形成する。その後、各連
通孔30、各溝27の内部側面に酸化シリコン膜51を
形成する。
【0059】次に、図7に示す犠牲層形成工程では、当
該角速度検出装置21の完成時に振動子33を基板22
の表面から離間した状態で形成するために、基板22上
のうち、振動子33、各支持梁32等が位置する部分
に、リンドープ酸化シリコンからなる犠牲層52(PS
G膜)をCVD等の手段により形成する。そして、該犠
牲層52上に酸化シリコン膜53を着膜形成する。
該角速度検出装置21の完成時に振動子33を基板22
の表面から離間した状態で形成するために、基板22上
のうち、振動子33、各支持梁32等が位置する部分
に、リンドープ酸化シリコンからなる犠牲層52(PS
G膜)をCVD等の手段により形成する。そして、該犠
牲層52上に酸化シリコン膜53を着膜形成する。
【0060】次に、図8に示すポリシリコン膜形成工程
では、基板22、犠牲層52上に例えばP,B,Sb等
がドーピングされたポリシリコン膜54を形成する。
では、基板22、犠牲層52上に例えばP,B,Sb等
がドーピングされたポリシリコン膜54を形成する。
【0061】次に、図9に示す振動子形成工程では、ド
ライエッチングまたはウエットエッチングにより該ポリ
シリコン膜54の一部を除去し、図1に示すように、各
支持部31、各支持梁32、振動子33、各電極支持部
35、電極板36A,36B等を成形する。その後、ポ
リシリコン膜54の上面および側面と、シリコン膜25
の側面と、基板本体23の裏面に酸化シリコン膜55を
形成する。さらに、電極支持部35等を形成するポリシ
リコン膜54上に形成された酸化シリコン膜55の一部
を除去し、各電極支持部35上に電極パッド38,38
を形成する。同様に、電極パッド39,40を所定の位
置に形成する。
ライエッチングまたはウエットエッチングにより該ポリ
シリコン膜54の一部を除去し、図1に示すように、各
支持部31、各支持梁32、振動子33、各電極支持部
35、電極板36A,36B等を成形する。その後、ポ
リシリコン膜54の上面および側面と、シリコン膜25
の側面と、基板本体23の裏面に酸化シリコン膜55を
形成する。さらに、電極支持部35等を形成するポリシ
リコン膜54上に形成された酸化シリコン膜55の一部
を除去し、各電極支持部35上に電極パッド38,38
を形成する。同様に、電極パッド39,40を所定の位
置に形成する。
【0062】次に、図10に示す凹陥部形成工程では、
基板本体23の裏面に酸化シリコン膜マスク56を形成
した後、基板22の裏面側から基板本体23の一部を、
水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)等
によりエッチングする。即ち、変位検出電極37が形成
された部分の下側に位置する基板本体23を除去し、基
板22の裏面側から見て、絶縁膜24および酸化シリコ
ン膜51が露出するまでエッチングを行う。これによ
り、基板22の裏面側に凹陥部28が形成され、基板2
2のうち変位検出電極37が形成された下側位置に薄肉
部29が形成される。そして、犠牲層52、酸化シリコ
ン膜51,53,55,56をフッ酸化合物により除去
することにより、図2に示すような角速度検出装置21
が完成する。
基板本体23の裏面に酸化シリコン膜マスク56を形成
した後、基板22の裏面側から基板本体23の一部を、
水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)等
によりエッチングする。即ち、変位検出電極37が形成
された部分の下側に位置する基板本体23を除去し、基
板22の裏面側から見て、絶縁膜24および酸化シリコ
ン膜51が露出するまでエッチングを行う。これによ
り、基板22の裏面側に凹陥部28が形成され、基板2
2のうち変位検出電極37が形成された下側位置に薄肉
部29が形成される。そして、犠牲層52、酸化シリコ
ン膜51,53,55,56をフッ酸化合物により除去
することにより、図2に示すような角速度検出装置21
が完成する。
【0063】次に、本実施例による角速度検出装置21
の角速度検出動作と基板22に形成した各連通孔30の
作用について説明する。
の角速度検出動作と基板22に形成した各連通孔30の
作用について説明する。
【0064】発振回路から各電極パッド38を介して各
励振電極36の各電極板36Bに、互いに逆位相の励振
信号を印加すると、振動子33は基板22に対して矢示
X方向に振動する。この状態で回転軸Y回りの回転が作
用すると、この回転の角速度に対応したコリオリ力が発
生するため、振動子33が基板22に対して矢示Z方向
に振動(変位)する。そして、該振動子33が矢示Z方
向に振動すると、該振動子33と、該振動子33の下側
に設けられた変位検出電極37との離間距離が変化する
ため、該振動子33と変位検出電極37との間の静電容
量が変化する。この静電容量の変化を、電極パッド3
9,40に接続された検出回路により検出し、当該角速
度検出装置21に作用した角速度を求める。
励振電極36の各電極板36Bに、互いに逆位相の励振
信号を印加すると、振動子33は基板22に対して矢示
X方向に振動する。この状態で回転軸Y回りの回転が作
用すると、この回転の角速度に対応したコリオリ力が発
生するため、振動子33が基板22に対して矢示Z方向
に振動(変位)する。そして、該振動子33が矢示Z方
向に振動すると、該振動子33と、該振動子33の下側
に設けられた変位検出電極37との離間距離が変化する
ため、該振動子33と変位検出電極37との間の静電容
量が変化する。この静電容量の変化を、電極パッド3
9,40に接続された検出回路により検出し、当該角速
度検出装置21に作用した角速度を求める。
【0065】ここで、図3に示すように、基板22のう
ち、振動子33の下側位置には、多数の連通孔30が形
成されている。これにより、振動子33がコリオリ力に
より矢示Z方向に振動したとき、該振動子33と基板2
2との間の隙間に存在する空気が、各連通孔30を通っ
て、基板22の裏面側に位置する凹陥部28内に流出す
る。
ち、振動子33の下側位置には、多数の連通孔30が形
成されている。これにより、振動子33がコリオリ力に
より矢示Z方向に振動したとき、該振動子33と基板2
2との間の隙間に存在する空気が、各連通孔30を通っ
て、基板22の裏面側に位置する凹陥部28内に流出す
る。
【0066】このように、各連通孔30が振動子33と
基板22との間の空気の逃げ道となるため、振動子33
が矢示Z方向に振動するときに発生するエアダンピング
(流動抵抗)を大幅に小さくすることができる。これに
より、振動子33が振動するときに該振動子33に作用
する空気抵抗が大幅に低減するため、振動子33を矢示
Z方向に大きく振動させることができる。そして、振動
子33の矢示Z方向の振動が大きくなると、振動子33
と変位検出電極37との間隙の変位量が大きくなり、振
動子33と変位検出電極37との間の静電容量の変化量
が大きくなる。
基板22との間の空気の逃げ道となるため、振動子33
が矢示Z方向に振動するときに発生するエアダンピング
(流動抵抗)を大幅に小さくすることができる。これに
より、振動子33が振動するときに該振動子33に作用
する空気抵抗が大幅に低減するため、振動子33を矢示
Z方向に大きく振動させることができる。そして、振動
子33の矢示Z方向の振動が大きくなると、振動子33
と変位検出電極37との間隙の変位量が大きくなり、振
動子33と変位検出電極37との間の静電容量の変化量
が大きくなる。
【0067】さらに、該各連通孔30は基板22の薄肉
部29に形成され、該各連通孔30の流入口と流出口と
の間の距離は短い。このため、振動子33と基板22と
の間の空気が凹陥部28内に容易に流出する。これによ
り、エアダンピングをより一層小さくすることができ、
振動子33を矢示Z方向により一層大きく振動させるこ
とができる。
部29に形成され、該各連通孔30の流入口と流出口と
の間の距離は短い。このため、振動子33と基板22と
の間の空気が凹陥部28内に容易に流出する。これによ
り、エアダンピングをより一層小さくすることができ、
振動子33を矢示Z方向により一層大きく振動させるこ
とができる。
【0068】次に、本実施例による角速度検出装置21
に設けられた凹陥部28、薄肉部29によって励振信号
の漏洩を防止する点について説明する。
に設けられた凹陥部28、薄肉部29によって励振信号
の漏洩を防止する点について説明する。
【0069】振動子33は、発振回路から出力される励
振信号が印加されることによって矢示X方向に振動す
る。即ち、発振回路から出力された励振信号は発振回路
から各電極パッド38、各電極支持部35を通って各励
振電極36の各電極板36Bに供給される。このとき、
該励振信号は高周波の交流信号であるため、絶縁体であ
る窒化シリコン膜26、絶縁膜24を通過して基板本体
23側に僅かに漏洩する場合がある。
振信号が印加されることによって矢示X方向に振動す
る。即ち、発振回路から出力された励振信号は発振回路
から各電極パッド38、各電極支持部35を通って各励
振電極36の各電極板36Bに供給される。このとき、
該励振信号は高周波の交流信号であるため、絶縁体であ
る窒化シリコン膜26、絶縁膜24を通過して基板本体
23側に僅かに漏洩する場合がある。
【0070】ところが、基板22の裏面側には凹陥部2
8が形成され、変位検出電極37の下側に位置する基板
22は、絶縁膜24のみからなる薄肉部29となってい
る。このため、変位検出電極37は基板本体23から大
きく離間した状態となっており、該変位検出電極37
は、その周辺から完全に絶縁されている。
8が形成され、変位検出電極37の下側に位置する基板
22は、絶縁膜24のみからなる薄肉部29となってい
る。このため、変位検出電極37は基板本体23から大
きく離間した状態となっており、該変位検出電極37
は、その周辺から完全に絶縁されている。
【0071】これにより、励振信号が基板本体23側に
漏洩しても、この漏洩した励振信号が変位検出電極37
に流れ込むことはない。即ち、基板本体23側に漏洩し
た励振信号は絶縁膜24のみからなる薄肉部29によっ
て確実に遮断される。従って、振動子33と変位検出電
極37との間の静電容量を検出するに際し、その検出信
号から励振信号によるノイズを確実に除去することがで
きる。
漏洩しても、この漏洩した励振信号が変位検出電極37
に流れ込むことはない。即ち、基板本体23側に漏洩し
た励振信号は絶縁膜24のみからなる薄肉部29によっ
て確実に遮断される。従って、振動子33と変位検出電
極37との間の静電容量を検出するに際し、その検出信
号から励振信号によるノイズを確実に除去することがで
きる。
【0072】また、図3に示すように、各電極支持部3
5と基板22との間に設けられたシリコン膜25と、振
動子33の下側に位置して変位検出電極37が形成され
たシリコン膜25とは、溝27を介して離間しており、
各シリコン膜25は溝27によって絶縁されている。こ
れにより、励振信号が各電極支持部35と基板22との
間に設けられたシリコン膜25に漏洩しても、その漏洩
した励振信号が変位検出電極37の形成されたシリコン
膜25に伝わり、変位検出電極37に流入するのを確実
に防止することができる。
5と基板22との間に設けられたシリコン膜25と、振
動子33の下側に位置して変位検出電極37が形成され
たシリコン膜25とは、溝27を介して離間しており、
各シリコン膜25は溝27によって絶縁されている。こ
れにより、励振信号が各電極支持部35と基板22との
間に設けられたシリコン膜25に漏洩しても、その漏洩
した励振信号が変位検出電極37の形成されたシリコン
膜25に伝わり、変位検出電極37に流入するのを確実
に防止することができる。
【0073】かくして、本実施例によれば、基板22の
うち、振動子33と対向する位置に、多数の連通孔30
を設ける構成としたから、コリオリ力により振動子33
が矢示Z方向に振動したときに、振動子33と基板22
との間に発生するエアダンピングを小さくすることがで
き、振動子33を矢示Z方向に大きく振動させることが
できる。従って、角速度が作用したときに、振動子33
と変位検出電極37間の静電容量の変化を大きくするこ
とができ、角速度の検出感度を向上させることができ
る。
うち、振動子33と対向する位置に、多数の連通孔30
を設ける構成としたから、コリオリ力により振動子33
が矢示Z方向に振動したときに、振動子33と基板22
との間に発生するエアダンピングを小さくすることがで
き、振動子33を矢示Z方向に大きく振動させることが
できる。従って、角速度が作用したときに、振動子33
と変位検出電極37間の静電容量の変化を大きくするこ
とができ、角速度の検出感度を向上させることができ
る。
【0074】さらに、各連通孔30を薄肉部29に形成
し、該各連通孔30の長さを短くしたから、空気の流通
性を向上させることができる。これにより、エアダンピ
ングをより一層小さくでき、振動子33の振動をより一
層大きくできる。従って、角速度の検出感度をより一層
向上させることができる。
し、該各連通孔30の長さを短くしたから、空気の流通
性を向上させることができる。これにより、エアダンピ
ングをより一層小さくでき、振動子33の振動をより一
層大きくできる。従って、角速度の検出感度をより一層
向上させることができる。
【0075】また、基板22に多数の連通孔30を設け
る構成としたから、当該角速度検出装置21の製造時に
おいて下記の効果を奏する。
る構成としたから、当該角速度検出装置21の製造時に
おいて下記の効果を奏する。
【0076】即ち、図9に示す振動子形成工程におい
て、ポリシリコン膜54に振動子33、電極支持部35
等を成形したときや、図10に示す凹陥部形成工程にお
いて、基板22に凹陥部28を形成したときのように、
ウエットエッチングを行った後には、エッチング溶液を
純水により洗浄し、乾燥させる作業を行う。このとき、
純水が残存する場合があり、この残存した純水の表面張
力により振動子33が基板22の表面に張り付いてしま
う場合がある。
て、ポリシリコン膜54に振動子33、電極支持部35
等を成形したときや、図10に示す凹陥部形成工程にお
いて、基板22に凹陥部28を形成したときのように、
ウエットエッチングを行った後には、エッチング溶液を
純水により洗浄し、乾燥させる作業を行う。このとき、
純水が残存する場合があり、この残存した純水の表面張
力により振動子33が基板22の表面に張り付いてしま
う場合がある。
【0077】このような場合には、基板22の裏面側か
ら各連通孔30を介して基板22と振動子33との間に
ガスを送り込むことで、振動子33を基板22の表面か
ら剥離させることができる。従って、当該角速度検出装
置21の歩留を向上させることができる。
ら各連通孔30を介して基板22と振動子33との間に
ガスを送り込むことで、振動子33を基板22の表面か
ら剥離させることができる。従って、当該角速度検出装
置21の歩留を向上させることができる。
【0078】次に、本発明の第2の実施例による角速度
検出装置を図11に基づいて説明する。なお、本実施例
では、前述した第1の実施例の構成要素と同一の構成要
素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとす
る。
検出装置を図11に基づいて説明する。なお、本実施例
では、前述した第1の実施例の構成要素と同一の構成要
素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとす
る。
【0079】即ち、本実施例による角速度検出装置61
は、基板22の構成、該基板22に形成された凹陥部2
8、薄肉部29、連通孔30については、第1の実施例
による角速度検出装置21と同一である。また、基板2
2上に設けられた支持部、支持梁、振動子33、電極支
持部35の形状についても、第1の実施例による角速度
検出装置21と同一である。
は、基板22の構成、該基板22に形成された凹陥部2
8、薄肉部29、連通孔30については、第1の実施例
による角速度検出装置21と同一である。また、基板2
2上に設けられた支持部、支持梁、振動子33、電極支
持部35の形状についても、第1の実施例による角速度
検出装置21と同一である。
【0080】ところが、本実施例による角速度検出装置
61は、振動子33の下側に位置して基板22の表面に
形成された電極が励振電極62となり、振動子33と各
電極支持部35との間に形成された各電極が変位検出電
極63,63となっている。
61は、振動子33の下側に位置して基板22の表面に
形成された電極が励振電極62となり、振動子33と各
電極支持部35との間に形成された各電極が変位検出電
極63,63となっている。
【0081】本実施例による角速度検出装置61は上述
したような構成を有するもので、次に、当該角速度検出
装置61の基本的動作と、連通孔30の作用について説
明する。
したような構成を有するもので、次に、当該角速度検出
装置61の基本的動作と、連通孔30の作用について説
明する。
【0082】即ち、励振電極62に励振信号を印加する
ことにより、振動子33は基板22に対して直交方向
(矢示Z方向)に振動する。また、該振動子33が矢示
Z方向に振動した状態で、図1に示す回転軸Yと同様の
回転軸周りの角速度が作用したときには、振動子33は
コリオリ力により基板22に対して平行方向(矢示X方
向)に振動する。これにより、振動子33に設けれられ
た電極板63Aと電極支持部35に設けられた電極板6
3Bとの間の静電容量が変化するため、この静電容量の
変化を検出することにより角速度を求める。
ことにより、振動子33は基板22に対して直交方向
(矢示Z方向)に振動する。また、該振動子33が矢示
Z方向に振動した状態で、図1に示す回転軸Yと同様の
回転軸周りの角速度が作用したときには、振動子33は
コリオリ力により基板22に対して平行方向(矢示X方
向)に振動する。これにより、振動子33に設けれられ
た電極板63Aと電極支持部35に設けられた電極板6
3Bとの間の静電容量が変化するため、この静電容量の
変化を検出することにより角速度を求める。
【0083】ここで、基板22のうち、振動子33の下
側位置には、多数の連通孔30が形成されている。これ
により、振動子33が励振電極62により矢示Z方向に
振動したとき、該振動子33と基板22との間の隙間に
存在する空気が、各連通孔30を通って、基板22の裏
面側に位置する凹陥部28内に流出する。
側位置には、多数の連通孔30が形成されている。これ
により、振動子33が励振電極62により矢示Z方向に
振動したとき、該振動子33と基板22との間の隙間に
存在する空気が、各連通孔30を通って、基板22の裏
面側に位置する凹陥部28内に流出する。
【0084】このように、各連通孔30が振動子33と
基板22との間の空気の逃げ道となるため、振動子33
が矢示Z方向に振動するときに発生するエアダンピング
を大幅に小さくすることができる。これにより、空気抵
抗を低減させて振動子33を矢示Z方向に大きく振動さ
せることができる。そして、振動子33の矢示Z方向の
振動が大きくなると、角速度が作用したときに、振動子
33が矢示X方向に大きく振動するようになる。これに
より、振動子33に設けられた電極板63Aと電極支持
部35に設けられた電極板63Bとの間における離間距
離の変位量が大きくなり、各電極板63A,63B間の
静電容量の変化量が大きくなる。従って、角速度の検出
感度を向上させることができる。
基板22との間の空気の逃げ道となるため、振動子33
が矢示Z方向に振動するときに発生するエアダンピング
を大幅に小さくすることができる。これにより、空気抵
抗を低減させて振動子33を矢示Z方向に大きく振動さ
せることができる。そして、振動子33の矢示Z方向の
振動が大きくなると、角速度が作用したときに、振動子
33が矢示X方向に大きく振動するようになる。これに
より、振動子33に設けられた電極板63Aと電極支持
部35に設けられた電極板63Bとの間における離間距
離の変位量が大きくなり、各電極板63A,63B間の
静電容量の変化量が大きくなる。従って、角速度の検出
感度を向上させることができる。
【0085】次に、本実施例による角速度検出装置61
に設けられた凹陥部28、薄肉部29により励振信号の
漏洩を防止する点について説明する。
に設けられた凹陥部28、薄肉部29により励振信号の
漏洩を防止する点について説明する。
【0086】励振電極62には、振動子33を振動させ
るために、高周波の交流信号である励振信号が印加され
る。ここで、励振電極62の下側に位置には凹陥部28
が形成され、励振電極62の下側位置に位置する基板2
2は絶縁膜24のみからなる薄肉部29となっている。
これにより、励振信号が励振電極62に印加されても、
この励振信号は薄肉部29によって遮断され、励振電極
62の外部に漏洩することはない。従って、励振信号が
支持部や電極支持部35に向けて漏洩するのを確実に防
止でき、変位検出電極63から出力される検出信号(静
電容量)に励振信号によるノイズがのるのを確実に防止
することができる。
るために、高周波の交流信号である励振信号が印加され
る。ここで、励振電極62の下側に位置には凹陥部28
が形成され、励振電極62の下側位置に位置する基板2
2は絶縁膜24のみからなる薄肉部29となっている。
これにより、励振信号が励振電極62に印加されても、
この励振信号は薄肉部29によって遮断され、励振電極
62の外部に漏洩することはない。従って、励振信号が
支持部や電極支持部35に向けて漏洩するのを確実に防
止でき、変位検出電極63から出力される検出信号(静
電容量)に励振信号によるノイズがのるのを確実に防止
することができる。
【0087】かくして、本実施例による角速度検出装置
61によっても、前述した第1の実施例による角速度検
出装置21とほぼ同様の効果を得ることができる。
61によっても、前述した第1の実施例による角速度検
出装置21とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0088】次に、本発明の第3の実施例による角速度
検出装置を図12に基づいて説明する。本実施例の特徴
は、第1の実施例のように基板の裏面側に凹陥部を設け
ず、製造工程を簡略化すると共に、基板の強度を向上さ
せたことにある。なお、本実施例では、前述した第1の
実施例の構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。
検出装置を図12に基づいて説明する。本実施例の特徴
は、第1の実施例のように基板の裏面側に凹陥部を設け
ず、製造工程を簡略化すると共に、基板の強度を向上さ
せたことにある。なお、本実施例では、前述した第1の
実施例の構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。
【0089】図12において、71は本実施例による角
速度検出装置を示す。72は基板を示し、該基板72
は、前記第1の実施例による角速度検出装置21と同様
に、高抵抗な単結晶のシリコン材料からなる基板本体7
3と、酸化シリコンからなる絶縁膜74と、高抵抗な単
結晶のシリコン材料からなるシリコン膜75とから構成
されている。また、該シリコン膜75上には窒化シリコ
ン膜76が形成されている。さらに、前記シリコン膜7
5には、第1の実施例による角速度検出装置21と同様
に溝77,77が形成されている。
速度検出装置を示す。72は基板を示し、該基板72
は、前記第1の実施例による角速度検出装置21と同様
に、高抵抗な単結晶のシリコン材料からなる基板本体7
3と、酸化シリコンからなる絶縁膜74と、高抵抗な単
結晶のシリコン材料からなるシリコン膜75とから構成
されている。また、該シリコン膜75上には窒化シリコ
ン膜76が形成されている。さらに、前記シリコン膜7
5には、第1の実施例による角速度検出装置21と同様
に溝77,77が形成されている。
【0090】78,78,…は振動子33と対向するよ
うに該振動子33の下側に位置して基板72に多数設け
られた連通孔を示し、該各連通孔78は、基板72の表
面側と裏面側との間を連通するように形成されている。
さらに詳しく説明すると、該各連通孔78は、基板72
の窒化シリコン膜76、シリコン膜75、絶縁膜74お
よび基板本体73を貫通することにより、基板72の表
面側と裏面側との間を連通するように形成されている。
うに該振動子33の下側に位置して基板72に多数設け
られた連通孔を示し、該各連通孔78は、基板72の表
面側と裏面側との間を連通するように形成されている。
さらに詳しく説明すると、該各連通孔78は、基板72
の窒化シリコン膜76、シリコン膜75、絶縁膜74お
よび基板本体73を貫通することにより、基板72の表
面側と裏面側との間を連通するように形成されている。
【0091】そして、該各連通孔78は、基板72の表
面側と裏面側との間で、図11中の矢示D方向に空気を
流通させるための穴であり、該各連通孔78の穴径は、
空気の流通を可能とすると共に、基板72の強度を保持
する程度の大きさに設定されている。さらに、本実施例
による角速度検出装置71は、前述した第1の実施例に
よる角速度検出装置21と異なり、基板72の裏面側に
凹陥部が設けられていない。従って、本実施例による角
速度検出装置71は第1の実施例による角速度検出装置
21と比較して、基板72の強度が高い。これにより、
基板72に形成された各連通孔78の穴径は、第1の実
施例による角速度検出装置21の各連通孔30の穴径よ
り大きい。
面側と裏面側との間で、図11中の矢示D方向に空気を
流通させるための穴であり、該各連通孔78の穴径は、
空気の流通を可能とすると共に、基板72の強度を保持
する程度の大きさに設定されている。さらに、本実施例
による角速度検出装置71は、前述した第1の実施例に
よる角速度検出装置21と異なり、基板72の裏面側に
凹陥部が設けられていない。従って、本実施例による角
速度検出装置71は第1の実施例による角速度検出装置
21と比較して、基板72の強度が高い。これにより、
基板72に形成された各連通孔78の穴径は、第1の実
施例による角速度検出装置21の各連通孔30の穴径よ
り大きい。
【0092】次に、本実施例による角速度検出装置71
の製造方法について図13ないし図18を参照しつつ説
明する。
の製造方法について図13ないし図18を参照しつつ説
明する。
【0093】まず、図13に示す基板加工工程では、単
結晶のシリコン材料からなる基板本体73の表面を酸化
させることにより絶縁膜74を形成する。そして、該絶
縁膜74の上に、シリコン材料からなるシリコン膜75
を形成し、当該角速度検出装置71の基板72を形成す
る。
結晶のシリコン材料からなる基板本体73の表面を酸化
させることにより絶縁膜74を形成する。そして、該絶
縁膜74の上に、シリコン材料からなるシリコン膜75
を形成し、当該角速度検出装置71の基板72を形成す
る。
【0094】次に、図14に示す変位検出電極形成工程
では、シリコン膜75の所定位置に例えばP,B,Sb
等の不純物を拡散させ、変位検出電極37を形成する。
その後、シリコン膜75上に窒化シリコン膜76を形成
する。
では、シリコン膜75の所定位置に例えばP,B,Sb
等の不純物を拡散させ、変位検出電極37を形成する。
その後、シリコン膜75上に窒化シリコン膜76を形成
する。
【0095】次に、図15に示す連通孔形成工程では、
窒化シリコン膜76上をレジストによりマスクし、RI
E(reactive ion etching)によ
り基板72の所定位置に連通孔78,78,…を形成す
る。このとき、該各連通孔78は基板22の表面側から
窒化シリコン膜76、シリコン膜75、絶縁膜74およ
び基板本体73を貫通するように穿設する。さらに、シ
リコン膜75および窒化シリコン膜76の一部を、RI
Eにより除去し、溝77,77を形成する。その後、各
連通孔78、各溝77の内部側面に酸化シリコン膜81
を形成する。
窒化シリコン膜76上をレジストによりマスクし、RI
E(reactive ion etching)によ
り基板72の所定位置に連通孔78,78,…を形成す
る。このとき、該各連通孔78は基板22の表面側から
窒化シリコン膜76、シリコン膜75、絶縁膜74およ
び基板本体73を貫通するように穿設する。さらに、シ
リコン膜75および窒化シリコン膜76の一部を、RI
Eにより除去し、溝77,77を形成する。その後、各
連通孔78、各溝77の内部側面に酸化シリコン膜81
を形成する。
【0096】次に、図16に示す犠牲層形成工程では、
当該角速度検出装置71の完成時に振動子33を基板7
2の表面から離間した状態で形成するために、基板72
上のうち、振動子33、各支持梁32等が位置する部分
に犠牲層82を形成する。
当該角速度検出装置71の完成時に振動子33を基板7
2の表面から離間した状態で形成するために、基板72
上のうち、振動子33、各支持梁32等が位置する部分
に犠牲層82を形成する。
【0097】次に、図17に示すポリシリコン膜形成工
程では、基板72、犠牲層82上に例えばP,B,Sb
等がドーピングされたポリシリコン膜83を形成する。
程では、基板72、犠牲層82上に例えばP,B,Sb
等がドーピングされたポリシリコン膜83を形成する。
【0098】次に、図18に示す振動子形成工程では、
ドライエッチングまたはウエットエッチングにより該ポ
リシリコン膜83の一部を除去し、振動子33、電極支
持部35等を成形する。そして、該ポリシリコン膜83
上に電極パッド38,38等を形成する。さらに、犠牲
層82、酸化シリコン膜81をフッ酸化合物により除去
することにより、図12に示すような角速度検出装置7
1が完成する。
ドライエッチングまたはウエットエッチングにより該ポ
リシリコン膜83の一部を除去し、振動子33、電極支
持部35等を成形する。そして、該ポリシリコン膜83
上に電極パッド38,38等を形成する。さらに、犠牲
層82、酸化シリコン膜81をフッ酸化合物により除去
することにより、図12に示すような角速度検出装置7
1が完成する。
【0099】本実施例による角速度検出装置71は上述
したような構成を有するものであり、角速度の検出動作
は第1の実施例による角速度検出装置21と同様であ
る。
したような構成を有するものであり、角速度の検出動作
は第1の実施例による角速度検出装置21と同様であ
る。
【0100】然るに、基板72に各連通孔78を設けた
ことにより、振動子33が矢示Z方向に振動するとき
に、振動子33と基板72との間に発生するエアダンピ
ングを小さくすることができ、振動子33を矢示Z方向
に大きく振動させることができる。従って、振動子33
と変位検出電極37との間の静電容量の変化を大きくで
き、角速度の検出感度を向上させることができる。
ことにより、振動子33が矢示Z方向に振動するとき
に、振動子33と基板72との間に発生するエアダンピ
ングを小さくすることができ、振動子33を矢示Z方向
に大きく振動させることができる。従って、振動子33
と変位検出電極37との間の静電容量の変化を大きくで
き、角速度の検出感度を向上させることができる。
【0101】また、本実施例では、第1の実施例の角速
度検出装置21のように、基板72の裏面側に凹陥部を
設けず、各連通孔78を基板72の表面側から裏面側ま
で貫通させる構成としたから、製造工程を簡略化できる
と共に、基板72の強度を向上させることができる。
度検出装置21のように、基板72の裏面側に凹陥部を
設けず、各連通孔78を基板72の表面側から裏面側ま
で貫通させる構成としたから、製造工程を簡略化できる
と共に、基板72の強度を向上させることができる。
【0102】なお、前記各実施例では、励振電極36
(変位検出電極63)を振動子33の両側に設けられた
くし状の電極板36A(63A)と、電極支持部35に
設けられたくし状の電極板36B(63B)とにより構
成するものとして述べたが、本発明はこれに限るもので
なく、該各電極板36A(63A),36B(63B)
を設けず、振動子33の側面、電極支持部35の側面を
それぞれ平面状に形成してもよい。
(変位検出電極63)を振動子33の両側に設けられた
くし状の電極板36A(63A)と、電極支持部35に
設けられたくし状の電極板36B(63B)とにより構
成するものとして述べたが、本発明はこれに限るもので
なく、該各電極板36A(63A),36B(63B)
を設けず、振動子33の側面、電極支持部35の側面を
それぞれ平面状に形成してもよい。
【0103】また、前記各実施例では、基板22(7
2)上に一対の支持部31を設け、合計4本の支持梁3
2により振動子33を支持する構成としたが、本発明は
これに限るものでなく、例えば、基板上に単一の支持部
を設け、該支持部に1本または2本の支持梁を介して振
動子を支持する、いわゆる片持構造の角速度検出装置に
も適用できる。
2)上に一対の支持部31を設け、合計4本の支持梁3
2により振動子33を支持する構成としたが、本発明は
これに限るものでなく、例えば、基板上に単一の支持部
を設け、該支持部に1本または2本の支持梁を介して振
動子を支持する、いわゆる片持構造の角速度検出装置に
も適用できる。
【0104】
【発明の効果】以上詳述したとおり、請求項1に係る発
明によれば、基板のうち、振動子と対向する位置に、該
基板の表面側と裏面側との間を連通する連通孔を設け、
該連通孔により前記基板の表面側と裏面側との間で気体
を流通させる構成としたから、振動子が基板に対して直
交方向に振動したときに、振動子と基板との間に存在す
る気体を基板の裏面側に逃すことができる。これによ
り、振動子と基板との間における気体のダンピング(流
動抵抗)を小さくすることができ、振動子を基板に対し
て直交方向に抵抗なく大きく振動させることができる。
従って、角速度の検出感度を向上させることができる。
明によれば、基板のうち、振動子と対向する位置に、該
基板の表面側と裏面側との間を連通する連通孔を設け、
該連通孔により前記基板の表面側と裏面側との間で気体
を流通させる構成としたから、振動子が基板に対して直
交方向に振動したときに、振動子と基板との間に存在す
る気体を基板の裏面側に逃すことができる。これによ
り、振動子と基板との間における気体のダンピング(流
動抵抗)を小さくすることができ、振動子を基板に対し
て直交方向に抵抗なく大きく振動させることができる。
従って、角速度の検出感度を向上させることができる。
【0105】請求項2に係る発明によれば、基板のうち
振動子と対向する部位が薄肉部となるように該基板の裏
面側に凹陥部を設け、前記薄肉部には基板の表面側と裏
面側との間を連通する連通孔を設け、該連通孔により前
記基板の表面側と裏面側との間で気体を流通させる構成
としたから、連通孔の流入口から流出口までの距離を短
くでき、基板の表面側から裏面側(凹陥部内)に向かう
空気の通路を短縮できる。これにより、連通孔に空気が
流通し易くなるため、振動子が基板に対して直交方向に
振動したときに発生する気体のダンピングをより一層小
さくすることができる。従って、振動子を基板に対して
直交方向に抵抗なく、より一層大きく振動させることが
でき、角速度の検出感度をより一層向上させることがで
きる。
振動子と対向する部位が薄肉部となるように該基板の裏
面側に凹陥部を設け、前記薄肉部には基板の表面側と裏
面側との間を連通する連通孔を設け、該連通孔により前
記基板の表面側と裏面側との間で気体を流通させる構成
としたから、連通孔の流入口から流出口までの距離を短
くでき、基板の表面側から裏面側(凹陥部内)に向かう
空気の通路を短縮できる。これにより、連通孔に空気が
流通し易くなるため、振動子が基板に対して直交方向に
振動したときに発生する気体のダンピングをより一層小
さくすることができる。従って、振動子を基板に対して
直交方向に抵抗なく、より一層大きく振動させることが
でき、角速度の検出感度をより一層向上させることがで
きる。
【0106】請求項3に係る発明によれば、基板のう
ち、振動子と対向する部位が該基板の表面に形成された
絶縁膜のみからなる薄肉部となるように、該基板の裏面
側に凹陥部を設け、前記薄肉部には、基板の表面側と裏
面側との間を連通し該基板の表面側と裏面側との間で気
体を流通させる連通孔を設ける構成としたから、振動子
を励振方向に振動させるために励振手段に印加する励振
信号等が漏洩して、変位検出手段にノイズとなって作用
するのを防止することができる。従って、振動子と変位
検出手段との間の静電容量の変化等を検出するときのノ
イズを大幅に低減でき、角速度の検出感度を向上させる
ことができる。
ち、振動子と対向する部位が該基板の表面に形成された
絶縁膜のみからなる薄肉部となるように、該基板の裏面
側に凹陥部を設け、前記薄肉部には、基板の表面側と裏
面側との間を連通し該基板の表面側と裏面側との間で気
体を流通させる連通孔を設ける構成としたから、振動子
を励振方向に振動させるために励振手段に印加する励振
信号等が漏洩して、変位検出手段にノイズとなって作用
するのを防止することができる。従って、振動子と変位
検出手段との間の静電容量の変化等を検出するときのノ
イズを大幅に低減でき、角速度の検出感度を向上させる
ことができる。
【図1】本発明の第1の実施例による角速度検出装置を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図2】図1中の角速度検出装置を矢示II−II方向から
みた断面図である。
みた断面図である。
【図3】図2中の角速度検出装置の要部を拡大して示す
断面図である。
断面図である。
【図4】第1の実施例に適用する角速度検出装置の製造
方法における基板加工工程を示す断面図である。
方法における基板加工工程を示す断面図である。
【図5】変位検出電極形成工程で基板に変位検出電極を
形成した状態を示す断面図である。
形成した状態を示す断面図である。
【図6】連通孔形成工程で基板に連通孔等を形成した状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図7】犠牲層形成工程で基板上に犠牲層を形成した状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図8】ポリシリコン膜形成工程でポリシリコン膜を形
成した状態を示す断面図である。
成した状態を示す断面図である。
【図9】第1の実施例の振動子形成工程において基板上
に振動子、電極支持部等を形成した状態を示す断面図で
ある。
に振動子、電極支持部等を形成した状態を示す断面図で
ある。
【図10】第1の実施例の凹陥部形成工程において基板
に凹陥部を形成した状態を示す断面図である。
に凹陥部を形成した状態を示す断面図である。
【図11】本発明の第2の実施例による角速度検出装置
を示す図2と同様位置の断面図である。
を示す図2と同様位置の断面図である。
【図12】本発明の第3の実施例による角速度検出装置
を示す図2と同様位置の断面図である。
を示す図2と同様位置の断面図である。
【図13】第3の実施例に適用する角速度検出装置の製
造方法における基板加工工程を示す断面図である。
造方法における基板加工工程を示す断面図である。
【図14】変位検出電極形成工程で基板に変位検出電極
を形成した状態を示す断面図である。
を形成した状態を示す断面図である。
【図15】連通孔形成工程で基板に連通孔等を形成した
状態を示す断面図である。
状態を示す断面図である。
【図16】犠牲層形成工程で基板上に犠牲層を形成した
状態を示す断面図である。
状態を示す断面図である。
【図17】ポリシリコン膜形成工程でポリシリコン膜を
形成した状態を示す断面図である。
形成した状態を示す断面図である。
【図18】振動子形成工程で基板上に振動子、電極支持
部等を形成した状態を示す断面図である。
部等を形成した状態を示す断面図である。
【図19】従来技術による角速度検出装置を示す断面図
である。
である。
【図20】図19中の角速度検出装置を矢示XX−XX方向
からみた断面図である。
からみた断面図である。
21,61,71 角速度検出装置 22,72 基板 23,73 基板本体 24,74 絶縁膜 28 凹陥部 29 薄肉部 30,78 連通孔 31 支持部 32 支持梁 33 振動子 36 励振電極(励振手段) 37 変位検出電極(変位検出手段)
Claims (3)
- 【請求項1】 基板と、該基板の表面に固着して設けら
れた支持部と、基端側が該支持部に設けられた支持梁
と、該基板の表面から離間した状態で前記支持梁の先端
側に支持され前記基板に対して変位可能な振動子と、該
振動子を一定の励振方向に振動させる励振手段と、該励
振手段により前記振動子を励振方向に振動させた状態で
角速度が作用したときに、該角速度に対応して前記振動
子が励振方向と直交する方向に変位するのを検出する変
位検出手段とからなる角速度検出装置において、 前記基板には前記振動子と対向する位置に該基板の表面
側と裏面側との間を連通する連通孔を設け、該連通孔に
より前記基板の表面側と裏面側との間で気体を流通させ
る構成としたことを特徴とする角速度検出装置。 - 【請求項2】 基板と、該基板の表面に固着して設けら
れた支持部と、基端側が該支持部に設けられた支持梁
と、該基板の表面から離間した状態で前記支持梁の先端
側に支持され前記基板に対して変位可能な振動子と、該
振動子を一定の励振方向に振動させる励振手段と、該励
振手段により前記振動子を励振方向に振動させた状態で
角速度が作用したときに、該角速度に対応して前記振動
子が励振方向と直交する方向に変位するのを検出する変
位検出手段とからなる角速度検出装置において、 前記基板には前記振動子と対向する部位が薄肉部となる
ように前記基板の裏面側に凹陥部を設け、前記薄肉部に
は該基板の表面側と裏面側とを連通する連通孔を設け、
該連通孔により前記基板の表面側と裏面側との間で気体
を流通させる構成としたことを特徴とする角速度検出装
置。 - 【請求項3】 表面に絶縁膜を有する基板と、該基板の
表面に固着して設けられた支持部と、基端側が該支持部
に設けられた支持梁と、該基板の表面から離間した状態
で前記支持梁の先端側に支持され前記基板に対して変位
可能な振動子と、該振動子を一定の励振方向に振動させ
る励振手段と、前記振動子と対向するように前記基板の
表面に設けられ、該励振手段により前記振動子を励振方
向に振動させた状態で角速度が作用したときに、該角速
度に対応して前記振動子が励振方向と直交する方向に変
位するのを検出する変位検出手段とからなる角速度検出
装置において、 前記基板には前記振動子と対向する部位が絶縁膜のみか
らなる薄肉部となるように前記基板の裏面側に凹陥部を
設け、前記薄肉部には該基板の表面側と裏面側とを連通
する連通孔を設け、該連通孔により前記基板の表面側と
裏面側との間で気体を流通させる構成としたことを特徴
とする角速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8271678A JPH1096633A (ja) | 1996-09-21 | 1996-09-21 | 角速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8271678A JPH1096633A (ja) | 1996-09-21 | 1996-09-21 | 角速度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096633A true JPH1096633A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17503358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8271678A Pending JPH1096633A (ja) | 1996-09-21 | 1996-09-21 | 角速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1096633A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6796180B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-09-28 | Denso Corporation | Angular velocity sensor |
| JP2008039669A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Canon Inc | 角速度センサ |
| JP2009028807A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Rohm Co Ltd | Memsセンサ |
| JP2010032555A (ja) * | 2009-11-16 | 2010-02-12 | Sony Corp | 角速度センサ |
| JP2012061528A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Yamaha Corp | ナノシートトランスデューサ |
-
1996
- 1996-09-21 JP JP8271678A patent/JPH1096633A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6796180B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-09-28 | Denso Corporation | Angular velocity sensor |
| JP2008039669A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Canon Inc | 角速度センサ |
| US8336380B2 (en) | 2006-08-09 | 2012-12-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Angular velocity sensor |
| JP2009028807A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Rohm Co Ltd | Memsセンサ |
| JP2010032555A (ja) * | 2009-11-16 | 2010-02-12 | Sony Corp | 角速度センサ |
| JP2012061528A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Yamaha Corp | ナノシートトランスデューサ |
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