JPH11211482A - 表面マイクロマシンの電極構造 - Google Patents
表面マイクロマシンの電極構造Info
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- JPH11211482A JPH11211482A JP10015960A JP1596098A JPH11211482A JP H11211482 A JPH11211482 A JP H11211482A JP 10015960 A JP10015960 A JP 10015960A JP 1596098 A JP1596098 A JP 1596098A JP H11211482 A JPH11211482 A JP H11211482A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 振動体のＳ／Ｎ比の向上させると共に、振動
体が異なる電荷を帯びた電極に接触しても電気的ショー
トが発生しないものとする。 【解決手段】 振動体ＯＣの両側に振動体ＯＣの駆動状
態を検出する対の駆動検出電極３０／４０を設け、駆動
検出電極３０／４０の両側に振動体ＯＣの位置調整を行
うサーボ電極３１，３２／４１，４２を上下に電気的に
分離された電極として配設した。
体が異なる電荷を帯びた電極に接触しても電気的ショー
トが発生しないものとする。 【解決手段】 振動体ＯＣの両側に振動体ＯＣの駆動状
態を検出する対の駆動検出電極３０／４０を設け、駆動
検出電極３０／４０の両側に振動体ＯＣの位置調整を行
うサーボ電極３１，３２／４１，４２を上下に電気的に
分離された電極として配設した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は角速度を検出する表
面マイクロマシンに関するものであり、特に振動体を駆
動状態時に正常駆動位置に戻すことが可能な表面マイク
ロマシンの電極構造に係る。
面マイクロマシンに関するものであり、特に振動体を駆
動状態時に正常駆動位置に戻すことが可能な表面マイク
ロマシンの電極構造に係る。
【０００２】
【従来の技術】従来、表面マイクロマシンにおいては、
基板上に２つの駆動電極が設けられ、駆動電極間に振動
体が設けられ、振動体は基板に対して一定の空隙をもっ
て設けられ、１８０度位相がずれた静電力を２つの駆動
電極に印加されることにより駆動されて、角速度が発生
した場合、振動体にコリオリ力が発生し、コリオリ力が
かかった振動体の動きを振動体に対し対向して設けられ
た角速度検出電極により検出するものが知られている。
例えばこのようなセンサが特開平４−２４２４４４号公
報に開示されている。この公報に開示されるセンサは、
基板側に設けられた駆動電極と振動体側に設けられた駆
動電極とは振動検出方向に対して櫛歯形状となってお
り、振動体は一方向に長いものとなっている。
基板上に２つの駆動電極が設けられ、駆動電極間に振動
体が設けられ、振動体は基板に対して一定の空隙をもっ
て設けられ、１８０度位相がずれた静電力を２つの駆動
電極に印加されることにより駆動されて、角速度が発生
した場合、振動体にコリオリ力が発生し、コリオリ力が
かかった振動体の動きを振動体に対し対向して設けられ
た角速度検出電極により検出するものが知られている。
例えばこのようなセンサが特開平４−２４２４４４号公
報に開示されている。この公報に開示されるセンサは、
基板側に設けられた駆動電極と振動体側に設けられた駆
動電極とは振動検出方向に対して櫛歯形状となってお
り、振動体は一方向に長いものとなっている。
【０００３】また、駆動電極からの配線の引き出し構造
に関しては、ＵＳＰ ５，６２０，９３１号公報に開示
されている。この構造のものは基板上にポリシリコンか
ら成る振動体を駆動する駆動電極がむき出し状態で設け
られている。
に関しては、ＵＳＰ ５，６２０，９３１号公報に開示
されている。この構造のものは基板上にポリシリコンか
ら成る振動体を駆動する駆動電極がむき出し状態で設け
られている。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板
側に設けられた駆動電極と振動体側に設けられた駆動電
極とを櫛歯形状にして振動体を駆動すると、安定して振
動体を駆動することが可能となるが、振動体と基板側の
駆動電極との接触を防止するために、櫛歯の空隙を大き
くとらなければいけなくなるため、振動体の厚みが大き
くなり、その結果、振動体が大きくなってしまう。この
ため、大きな振動体が一方向に長くなると、振動体はそ
の応力等によりねじれが発生し易くなる。このように、
振動体にねじれが発生した場合には、角速度の検出信号
にノイズが発生し、Ｓ／Ｎ比がよくないものとなってし
まう。
側に設けられた駆動電極と振動体側に設けられた駆動電
極とを櫛歯形状にして振動体を駆動すると、安定して振
動体を駆動することが可能となるが、振動体と基板側の
駆動電極との接触を防止するために、櫛歯の空隙を大き
くとらなければいけなくなるため、振動体の厚みが大き
くなり、その結果、振動体が大きくなってしまう。この
ため、大きな振動体が一方向に長くなると、振動体はそ
の応力等によりねじれが発生し易くなる。このように、
振動体にねじれが発生した場合には、角速度の検出信号
にノイズが発生し、Ｓ／Ｎ比がよくないものとなってし
まう。
【０００５】また、基板側の駆動電極と振動体との間で
電位が大きく異なっている場合、振動体が大きな変位を
したとき、両者が接触すると電気的ショートが発生し、
信頼性がよくないものとなってしまう。
電位が大きく異なっている場合、振動体が大きな変位を
したとき、両者が接触すると電気的ショートが発生し、
信頼性がよくないものとなってしまう。
【０００６】よって、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、振動体のＳ／Ｎ比の向上させると共
に、振動体が電極に接触しても電気的ショートが発生し
ないものとすることを技術的課題とする。
されたものであり、振動体のＳ／Ｎ比の向上させると共
に、振動体が電極に接触しても電気的ショートが発生し
ないものとすることを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた技術的手段は、振動体の両側に振動体の駆動
状態を検出する対の駆動検出電極を設け、駆動検出電極
の両側に振動体の位置調整を行うサーボ電極を配設し
た。
めに講じた技術的手段は、振動体の両側に振動体の駆動
状態を検出する対の駆動検出電極を設け、駆動検出電極
の両側に振動体の位置調整を行うサーボ電極を配設し
た。
【０００８】上記の如く、振動体の両側に振動体の駆動
状態を検出する対の駆動検出電極を設け、駆動検出電極
の両側に振動体の位置調整を行うサーボ電極を配設した
ので、サーボ電極により振動体の位置調整が可能とな
り、振動体にねじれが発生した場合でも、ねじれ調整を
行ってノイズの低減が可能となるので、Ｓ／Ｎ比が向上
する。この場合、駆動検出電極からの信号を基に、サー
ボ電極に電圧を印加して振動体の位置調整を行い、ねじ
れの調整を行うことが可能となる。
状態を検出する対の駆動検出電極を設け、駆動検出電極
の両側に振動体の位置調整を行うサーボ電極を配設した
ので、サーボ電極により振動体の位置調整が可能とな
り、振動体にねじれが発生した場合でも、ねじれ調整を
行ってノイズの低減が可能となるので、Ｓ／Ｎ比が向上
する。この場合、駆動検出電極からの信号を基に、サー
ボ電極に電圧を印加して振動体の位置調整を行い、ねじ
れの調整を行うことが可能となる。
【０００９】この場合、駆動検出電極およびサーボ電極
の少なくとも一方が上下に分離される構造をとれば、上
下に分離された駆動検出電極、サーボ電極の上下電極に
異なった電圧を印加することができ、振動体の正確な位
置調整が可能となる。
の少なくとも一方が上下に分離される構造をとれば、上
下に分離された駆動検出電極、サーボ電極の上下電極に
異なった電圧を印加することができ、振動体の正確な位
置調整が可能となる。
【００１０】また、振動体、駆動電極、駆動検出電極お
よびサーボ電極は基板平面に垂直な面において、振動体
の重心を通り、駆動方向に平行な面、および駆動方向に
垂直な面に対して面対称であるようにすれば、バランス
が良いものとなり制御し易く、Ｓ／Ｎ比の向上が図れ
る。
よびサーボ電極は基板平面に垂直な面において、振動体
の重心を通り、駆動方向に平行な面、および駆動方向に
垂直な面に対して面対称であるようにすれば、バランス
が良いものとなり制御し易く、Ｓ／Ｎ比の向上が図れ
る。
【００１１】更に、振動体が駆動時および角速度発生時
において近接する部位に絶縁膜が設けられるようにすれ
ば、振動体に大きな力が作用して駆動電極等に接触した
場合でも、絶縁膜が設けられることにより、電気的ショ
ートが防止され信頼性が向上する。
において近接する部位に絶縁膜が設けられるようにすれ
ば、振動体に大きな力が作用して駆動電極等に接触した
場合でも、絶縁膜が設けられることにより、電気的ショ
ートが防止され信頼性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１３】図１は、本発明の表面マイクロマシン１０
０の全体の構造を示している。表面マイクロマシン１０
０は、角速度を検出するセンサとして機能するものであ
るため、以下、センサと称す。このセンサは中央部に振
動体ＯＣが配設され、振動体ＯＣは基板１側に固定さ
れ、Ｙ方向に延びる梁によりＹ方向の両側から４カ所で
基板１に対して浮動支持されている。振動体ＯＣは外形
が矩形リング形状をしており、内部には複数のスリット
を有している。各スリット間に各速度を検出する角速度
検出電極ＯＤＴ１，ＯＤＴ２が配設され、振動体外部の
角速度検出電極パッドにその信号が伝達される構造をと
る。
０の全体の構造を示している。表面マイクロマシン１０
０は、角速度を検出するセンサとして機能するものであ
るため、以下、センサと称す。このセンサは中央部に振
動体ＯＣが配設され、振動体ＯＣは基板１側に固定さ
れ、Ｙ方向に延びる梁によりＹ方向の両側から４カ所で
基板１に対して浮動支持されている。振動体ＯＣは外形
が矩形リング形状をしており、内部には複数のスリット
を有している。各スリット間に各速度を検出する角速度
検出電極ＯＤＴ１，ＯＤＴ２が配設され、振動体外部の
角速度検出電極パッドにその信号が伝達される構造をと
る。
【００１４】また、基板側には２組の駆動電極３３，３
４／４３、４４が設けられ、基板上に設けられる２つの
駆動電極パッドから電圧が印加されるようになってい
る。この場合、振動体ＯＣを接地電圧として、駆動電極
３３、３４／４３、４４間に、基板１に対して一定の空
隙をもって浮動支持された振動体ＯＣに対し、２組の駆
動電極３３、３４／４３、４４に交互に１８０度位相が
ずれた静電力が印加されることにより、振動体ＯＣはＹ
方向の梁に支持された状態でＸ方向に振動する。この場
合、振動体ＯＣの共振周波数に一致した静電力を加える
ことにより、駆動電圧の低電力化が可能となる。
４／４３、４４が設けられ、基板上に設けられる２つの
駆動電極パッドから電圧が印加されるようになってい
る。この場合、振動体ＯＣを接地電圧として、駆動電極
３３、３４／４３、４４間に、基板１に対して一定の空
隙をもって浮動支持された振動体ＯＣに対し、２組の駆
動電極３３、３４／４３、４４に交互に１８０度位相が
ずれた静電力が印加されることにより、振動体ＯＣはＹ
方向の梁に支持された状態でＸ方向に振動する。この場
合、振動体ＯＣの共振周波数に一致した静電力を加える
ことにより、駆動電圧の低電力化が可能となる。
【００１５】振動体ＯＣをＸ方向に振動させているとき
に、Ｚ軸を回転軸とする角速度が発生した場合、振動し
ている振動体ＯＣにＹ軸方向のコリオリ力が発生し、コ
リオリ力がかかった振動体ＯＣの動きを、角速度検出電
極ＯＤＴ１，ＯＤＴ２と角速度検出回路により、振動体
ＯＣとの容量変化として角速度の検出がなされる。尚、
この振動体ＯＣの周期的な駆動に関しては公知の駆動方
式を用いており、ここではその説明を省略する。
に、Ｚ軸を回転軸とする角速度が発生した場合、振動し
ている振動体ＯＣにＹ軸方向のコリオリ力が発生し、コ
リオリ力がかかった振動体ＯＣの動きを、角速度検出電
極ＯＤＴ１，ＯＤＴ２と角速度検出回路により、振動体
ＯＣとの容量変化として角速度の検出がなされる。尚、
この振動体ＯＣの周期的な駆動に関しては公知の駆動方
式を用いており、ここではその説明を省略する。
【００１６】本発明のセンサは、上記の構成の他に、振
動体ＯＣの駆動状態を検出する駆動検出電極３０／４０
と振動体ＯＣの位置調整を行うサーボ電極３１，３２／
４１，４２が付加されており、各々が上下に別電極をも
っていることが特徴となっており、振動体ＯＣ、駆動電
極３３，３４，４３，４４、駆動検出電極３０，４０お
よびサーボ電極３１，３２，４１，４２は基板平面に垂
直な面において、振動体の重心Ｇを通る面に対して面対
称となっている。つまり、振動体ＯＣの重心Ｇを通り、
基板に垂直で且つ駆動方向（Ｘ方向）に平行な面（ＺＸ
面）、および駆動方向に垂直な面（ＹＺ面）に対して面
対称であるようにすれば、バランスが良いものとなり、
振動体ＯＣを制御し易くなる。この場合、正確な振動を
振動体ＯＣに与えてやることで、角速度の検出信号にノ
イズがのることが防止され、Ｓ／Ｎ比の向上が図れる。
動体ＯＣの駆動状態を検出する駆動検出電極３０／４０
と振動体ＯＣの位置調整を行うサーボ電極３１，３２／
４１，４２が付加されており、各々が上下に別電極をも
っていることが特徴となっており、振動体ＯＣ、駆動電
極３３，３４，４３，４４、駆動検出電極３０，４０お
よびサーボ電極３１，３２，４１，４２は基板平面に垂
直な面において、振動体の重心Ｇを通る面に対して面対
称となっている。つまり、振動体ＯＣの重心Ｇを通り、
基板に垂直で且つ駆動方向（Ｘ方向）に平行な面（ＺＸ
面）、および駆動方向に垂直な面（ＹＺ面）に対して面
対称であるようにすれば、バランスが良いものとなり、
振動体ＯＣを制御し易くなる。この場合、正確な振動を
振動体ＯＣに与えてやることで、角速度の検出信号にノ
イズがのることが防止され、Ｓ／Ｎ比の向上が図れる。
【００１７】駆動検出電極３０／４０は駆動検出電極か
らの振動体ＯＣとの電位の変化を基に、サーボ電極３
１，３２／４１，４２にサーボ電圧を印加して振動体Ｏ
Ｃの位置調整を行うものである。この場合、図１に示す
回路構成により、駆動回路からの所定周期の電圧を駆動
電極３３，３４／４３，４４に交互に印加して振動体Ｏ
ＣをＸ方向に駆動して振動を発生させ、角速度が発生し
たときの振動体ＯＣの変化を角速度検出電極ＯＤＴ１，
ＯＤＴ２より検出する。その角速度信号を基に角速度検
出回路により作動増幅して求める。このとき、振動体Ｏ
Ｃの駆動位置に対する容量変化を駆動検出電極３０／４
０で検出し、その容量に対応した電圧でサーボ電極３
１，３２／４１，４２に印加する電圧をサーボ回路によ
り調節して、振動体ＯＣの位置を補正するようにしてい
る。
らの振動体ＯＣとの電位の変化を基に、サーボ電極３
１，３２／４１，４２にサーボ電圧を印加して振動体Ｏ
Ｃの位置調整を行うものである。この場合、図１に示す
回路構成により、駆動回路からの所定周期の電圧を駆動
電極３３，３４／４３，４４に交互に印加して振動体Ｏ
ＣをＸ方向に駆動して振動を発生させ、角速度が発生し
たときの振動体ＯＣの変化を角速度検出電極ＯＤＴ１，
ＯＤＴ２より検出する。その角速度信号を基に角速度検
出回路により作動増幅して求める。このとき、振動体Ｏ
Ｃの駆動位置に対する容量変化を駆動検出電極３０／４
０で検出し、その容量に対応した電圧でサーボ電極３
１，３２／４１，４２に印加する電圧をサーボ回路によ
り調節して、振動体ＯＣの位置を補正するようにしてい
る。
【００１８】そこで、図２と図３に振動体ＯＣに対して
一方の側の駆動検出電極３０とサーボ電極３１、３２お
よび駆動電極３３、３４の電極構造を示す。駆動検出電
極３０とサーボ電極３１、３２は同一構造をとるため、
ます最初に、図２を参照して駆動検出電極３０、サーボ
電極３１、３２の１つの電極構造について説明を行う。
尚、この場合、他方の側の駆動検出電極４０とサーボ電
極４１、４２および駆動電極４３、４４の電極構造は対
称構造であるため、その説明を省略する。
一方の側の駆動検出電極３０とサーボ電極３１、３２お
よび駆動電極３３、３４の電極構造を示す。駆動検出電
極３０とサーボ電極３１、３２は同一構造をとるため、
ます最初に、図２を参照して駆動検出電極３０、サーボ
電極３１、３２の１つの電極構造について説明を行う。
尚、この場合、他方の側の駆動検出電極４０とサーボ電
極４１、４２および駆動電極４３、４４の電極構造は対
称構造であるため、その説明を省略する。
【００１９】図２において、基板ＢＳ上には絶縁層ＮＬ
が形成されている。絶縁層ＮＬの上には導電材料から成
る下部電極ＤＥが形成されると共に、振動体ＯＣと上部
電極ＵＥが導電材料から形成されている。下部電極ＤＥ
と上部電極ＵＥとは一定の空隙をもって振動体ＯＣを挟
み込む構造となっている。上部電極ＵＥと下部電極ＤＥ
との間には絶縁層ＩＳが介在されており、上部電極ＵＥ
と下部電極ＤＥは絶縁層ＩＳにより電気的に絶縁され
る。また、上部電極ＵＥは板厚方向に延びる支持部ＳＰ
により支えられており、支持部ＳＰには上部電極ＵＥに
電圧を供給する配線部ＷＩが、振動体ＯＣと同膜で形成
されている。このような構成をとることで、上部電極Ｕ
Ｅと下部電極ＤＥでは異なった電位を検出できると共
に、上部電極ＵＥと下部電極ＤＥに異なった電圧を印加
することが可能となる。
が形成されている。絶縁層ＮＬの上には導電材料から成
る下部電極ＤＥが形成されると共に、振動体ＯＣと上部
電極ＵＥが導電材料から形成されている。下部電極ＤＥ
と上部電極ＵＥとは一定の空隙をもって振動体ＯＣを挟
み込む構造となっている。上部電極ＵＥと下部電極ＤＥ
との間には絶縁層ＩＳが介在されており、上部電極ＵＥ
と下部電極ＤＥは絶縁層ＩＳにより電気的に絶縁され
る。また、上部電極ＵＥは板厚方向に延びる支持部ＳＰ
により支えられており、支持部ＳＰには上部電極ＵＥに
電圧を供給する配線部ＷＩが、振動体ＯＣと同膜で形成
されている。このような構成をとることで、上部電極Ｕ
Ｅと下部電極ＤＥでは異なった電位を検出できると共
に、上部電極ＵＥと下部電極ＤＥに異なった電圧を印加
することが可能となる。
【００２０】次に、図３を参照して駆動電極３３，３
４、駆動検出電極３０、サーボ電極３１、３２の構造に
ついて説明する。基板上には図２に示される電極構成で
駆動検出電極３０が設けられている。駆動検出電極３０
は上部電極ＤＵと下部電極ＤＤが絶縁層ＩＳにより絶縁
され、上部電極ＤＵと下部電極ＤＤから、振動体ＯＣの
位置のずれを容量変化として電位の変化により検出する
ことができる。
４、駆動検出電極３０、サーボ電極３１、３２の構造に
ついて説明する。基板上には図２に示される電極構成で
駆動検出電極３０が設けられている。駆動検出電極３０
は上部電極ＤＵと下部電極ＤＤが絶縁層ＩＳにより絶縁
され、上部電極ＤＵと下部電極ＤＤから、振動体ＯＣの
位置のずれを容量変化として電位の変化により検出する
ことができる。
【００２１】また、駆動検出電極３０には両側且つ平行
に検出駆動電極３０と同じ電極構造をもつサーボ電極３
１、３２が配設される。このサーボ電極３１、３２の下
部電極ＳＤ１，ＳＤ２は駆動検出電極３０の下部電極Ｄ
Ｄと平行であり、また、サーボ電極３１、３２の上部電
極ＳＵ１，ＳＵ２は駆動検出電極３０の上部電極ＤＵと
平行であり、実質的に駆動検出電極３０に対して両側の
サーボ電極３１、３２は図３においてＹ方向に平行して
設けられている。更に、一側の駆動電極３３，３４がサ
ーボ電極３１、３２をＹ方向で両側から挟み込むように
配設されている。
に検出駆動電極３０と同じ電極構造をもつサーボ電極３
１、３２が配設される。このサーボ電極３１、３２の下
部電極ＳＤ１，ＳＤ２は駆動検出電極３０の下部電極Ｄ
Ｄと平行であり、また、サーボ電極３１、３２の上部電
極ＳＵ１，ＳＵ２は駆動検出電極３０の上部電極ＤＵと
平行であり、実質的に駆動検出電極３０に対して両側の
サーボ電極３１、３２は図３においてＹ方向に平行して
設けられている。更に、一側の駆動電極３３，３４がサ
ーボ電極３１、３２をＹ方向で両側から挟み込むように
配設されている。
【００２２】このような電極構造をしたセンサに対し
て、振動体ＯＣを駆動する場合には２組の駆動電極３
３，３４／４３，４４に対して、１８０度位相が異なる
静電力が加わるように、電圧を交互に印加する。する
と、振動体ＯＣは駆動電極３３，３４と駆動電極４３，
４４との間に吸引力が発生し、Ｘ方向に振動するものと
なる。そこで、振動中にＺ軸を回転軸とする角速度が発
生した場合には、振動体ＯＣにコリオリ力が加わりＹ方
向の振動が加わる。このＹ方向の振動を複数の角速度検
出電極ＯＤＴ１，ＯＤＴ２により検出することで角速度
が検出される。
て、振動体ＯＣを駆動する場合には２組の駆動電極３
３，３４／４３，４４に対して、１８０度位相が異なる
静電力が加わるように、電圧を交互に印加する。する
と、振動体ＯＣは駆動電極３３，３４と駆動電極４３，
４４との間に吸引力が発生し、Ｘ方向に振動するものと
なる。そこで、振動中にＺ軸を回転軸とする角速度が発
生した場合には、振動体ＯＣにコリオリ力が加わりＹ方
向の振動が加わる。このＹ方向の振動を複数の角速度検
出電極ＯＤＴ１，ＯＤＴ２により検出することで角速度
が検出される。
【００２３】しかし、振動体ＯＣを駆動する場合に振動
体ＯＣがねじれなく振動している場合には、角速度検出
信号にノイズが乗らなく、精度良く角速度の検出が可能
になるが、振動体ＯＣにねじれが発生した場合にはＳ／
Ｎ比を向上させるために、そのねじれを修正することが
必要になる。
体ＯＣがねじれなく振動している場合には、角速度検出
信号にノイズが乗らなく、精度良く角速度の検出が可能
になるが、振動体ＯＣにねじれが発生した場合にはＳ／
Ｎ比を向上させるために、そのねじれを修正することが
必要になる。
【００２４】振動体ＯＣのねじれを修正する場合、上記
のように振動体ＯＣの上側と下側の異なる電位を検出す
る駆動検出電極３０からの電位を検出することにより、
振動体ＯＣがＺ方向においてどれだけ変位しているかが
わかり、その変位を基に駆動検出電極３０／４０の両側
に設けられたサーボ電圧３１、３２／４１，４２に変位
に応じた電圧を印加することにより、振動体ＯＣに対し
て、ねじれをなくす方向に吸引して微少な位置調整が行
える。
のように振動体ＯＣの上側と下側の異なる電位を検出す
る駆動検出電極３０からの電位を検出することにより、
振動体ＯＣがＺ方向においてどれだけ変位しているかが
わかり、その変位を基に駆動検出電極３０／４０の両側
に設けられたサーボ電圧３１、３２／４１，４２に変位
に応じた電圧を印加することにより、振動体ＯＣに対し
て、ねじれをなくす方向に吸引して微少な位置調整が行
える。
【００２５】次に、図４から図２０を参照して、その電
極構造の製造工程を以下に説明する。尚、以下の工程は
下部電極ＤＥと上部電極ＵＥが絶縁層により分離された
駆動検出電極３０とサーボ電極３１，３２に適用され
る。
極構造の製造工程を以下に説明する。尚、以下の工程は
下部電極ＤＥと上部電極ＵＥが絶縁層により分離された
駆動検出電極３０とサーボ電極３１，３２に適用され
る。
【００２６】工程１（図４参照）では、最初に、シリコ
ンウエハ（基板）１にエッチングされないエッチングス
トッパとなる窒化膜２を成膜し、下部電極となるポリシ
リコン（ポリＳｉ）３を窒化膜２上に成膜する。このと
き、ノンドープの場合はイオン注入・拡散等ドーピング
を行い、分離電極となる酸化膜４をポリＳｉ３上に成膜
する。
ンウエハ（基板）１にエッチングされないエッチングス
トッパとなる窒化膜２を成膜し、下部電極となるポリシ
リコン（ポリＳｉ）３を窒化膜２上に成膜する。このと
き、ノンドープの場合はイオン注入・拡散等ドーピング
を行い、分離電極となる酸化膜４をポリＳｉ３上に成膜
する。
【００２７】工程２（図５参照）では、絶縁したい部分
をレジスト５でマスクして、ＣＨＦ３ガスを用いてドラ
イエッチングするか、または、バッファードフッ酸を用
いてウェットエッチングした後、レジスト５をアッシン
グにより剥離する。
をレジスト５でマスクして、ＣＨＦ３ガスを用いてドラ
イエッチングするか、または、バッファードフッ酸を用
いてウェットエッチングした後、レジスト５をアッシン
グにより剥離する。
【００２８】工程３（図６参照）では、レジスト６で下
部電極となる所をマスクし、ポリＳｉで形成される下部
電極ＤＥをエッチングにより形成し、エッチング後、レ
ジスト６を剥離する。
部電極となる所をマスクし、ポリＳｉで形成される下部
電極ＤＥをエッチングにより形成し、エッチング後、レ
ジスト６を剥離する。
【００２９】工程４（図７参照）では、窒化膜を成膜
し、絶縁層７を形成し、工程５（図８参照）では、絶縁
層の上にリンガラスを一定の厚みをもって成膜し、犠牲
層８を形成した後、ＳＯＧ（スピン オン ガラス）、
または、化学研磨（ＣＭＰ）により犠牲層８の表面を平
坦化し、その上に窒化膜を成膜し絶縁層９を形成する。
し、絶縁層７を形成し、工程５（図８参照）では、絶縁
層の上にリンガラスを一定の厚みをもって成膜し、犠牲
層８を形成した後、ＳＯＧ（スピン オン ガラス）、
または、化学研磨（ＣＭＰ）により犠牲層８の表面を平
坦化し、その上に窒化膜を成膜し絶縁層９を形成する。
【００３０】工程６（図９参照）では、レジスト１０で
下部電極ＤＥと絶縁されたアンカ部１２となるところを
マスクし、ドライエッチングして、レジスト１０を剥離
し、工程７（図１０参照）では、レジスト１１でアンカ
部１２を除く部分をマスクし、ドライエッチングして、
アンカー部１２の溝１２ａを形成した後、レジスト１１
を剥離する。
下部電極ＤＥと絶縁されたアンカ部１２となるところを
マスクし、ドライエッチングして、レジスト１０を剥離
し、工程７（図１０参照）では、レジスト１１でアンカ
部１２を除く部分をマスクし、ドライエッチングして、
アンカー部１２の溝１２ａを形成した後、レジスト１１
を剥離する。
【００３１】工程８（図１１参照）では、アンカ部１２
の溝１２ａを含む犠牲層８の表面に、後に可動する構造
体（振動体ともいう）ＯＣおよび配線部ＷＩとなるポリ
Ｓｉ１３を成膜する。このときも、ノンドープの場合は
イオン注入でドーピングを行う。
の溝１２ａを含む犠牲層８の表面に、後に可動する構造
体（振動体ともいう）ＯＣおよび配線部ＷＩとなるポリ
Ｓｉ１３を成膜する。このときも、ノンドープの場合は
イオン注入でドーピングを行う。
【００３２】工程９（図１２参照）では、振動体として
分離するところ以外をレジスト１４でマスクし、ドライ
エッチングして、レジスト１４を剥離することにより、
振動体ＯＣと配線部ＷＩが分離する。その後、工程１０
（図１３参照）では、窒化膜１５をポリＳｉ１３上に成
膜することにより絶縁層１５を形成する。
分離するところ以外をレジスト１４でマスクし、ドライ
エッチングして、レジスト１４を剥離することにより、
振動体ＯＣと配線部ＷＩが分離する。その後、工程１０
（図１３参照）では、窒化膜１５をポリＳｉ１３上に成
膜することにより絶縁層１５を形成する。
【００３３】工程１１（図１４参照）では、後に可動を
行う振動体ＯＣとの接触を防止するために、振動体側の
配線部ＷＩの側壁を保護することを目的として側壁近傍
をレジスト１６でマスクし、ドライエッチングして、振
動体５１との接触を防止するストッパ部ＳＴを絶縁膜に
より形成し、その後、レジスト１６を剥離する。
行う振動体ＯＣとの接触を防止するために、振動体側の
配線部ＷＩの側壁を保護することを目的として側壁近傍
をレジスト１６でマスクし、ドライエッチングして、振
動体５１との接触を防止するストッパ部ＳＴを絶縁膜に
より形成し、その後、レジスト１６を剥離する。
【００３４】工程１２（図１５参照）では、表面にリン
ガラス１７を成膜して犠牲層１７を形成した後、犠牲層
１７の表面をＳＯＧまたはＣＭＰで平坦化し、その上に
窒化膜を成膜し、絶縁層１８を形成する。
ガラス１７を成膜して犠牲層１７を形成した後、犠牲層
１７の表面をＳＯＧまたはＣＭＰで平坦化し、その上に
窒化膜を成膜し、絶縁層１８を形成する。
【００３５】工程１３（図１６参照）では、レジスト１
９で後に上部電極ＵＥとなるところをマスクし、ドライ
エッチングして、上部電極ＵＥの形状をつくり、レジス
ト１９を剥離する。
９で後に上部電極ＵＥとなるところをマスクし、ドライ
エッチングして、上部電極ＵＥの形状をつくり、レジス
ト１９を剥離する。
【００３６】工程１４（図１７参照）では、上部電極Ｕ
Ｅから配線部ＷＩにつながる支持部ＳＰ以外の表面を、
レジスト２０でマスクし、ドライエッチングして、上部
電極ＵＥと配線ＷＩとをつなぐ支持部ＳＰの溝を形成す
る。
Ｅから配線部ＷＩにつながる支持部ＳＰ以外の表面を、
レジスト２０でマスクし、ドライエッチングして、上部
電極ＵＥと配線ＷＩとをつなぐ支持部ＳＰの溝を形成す
る。
【００３７】工程１５（図１８参照）では、ポリＳｉ２
２を支持部ＳＰの溝を含む表面に成膜する。このときも
同様に、ノンドープの場合はイオン注入・拡散等ドーピ
ングを行い、その後、レジスト２３で上部電極ＵＥとな
るところをマスクする。
２を支持部ＳＰの溝を含む表面に成膜する。このときも
同様に、ノンドープの場合はイオン注入・拡散等ドーピ
ングを行い、その後、レジスト２３で上部電極ＵＥとな
るところをマスクする。
【００３８】工程１６（図１９参照）では、ポリＳｉ２
２をエッチングして上部電極ＵＥを形成し、レジスト２
５を剥離する。その後、上部電極の外部との絶縁を目的
として窒化膜で成膜して絶縁層２４を形成し、レジスト
２５を上部電極ＵＥ上にマスクし、ドライエッチングす
る。
２をエッチングして上部電極ＵＥを形成し、レジスト２
５を剥離する。その後、上部電極の外部との絶縁を目的
として窒化膜で成膜して絶縁層２４を形成し、レジスト
２５を上部電極ＵＥ上にマスクし、ドライエッチングす
る。
【００３９】工程１７（図２０参照）では、レジスト２
５を剥離した後、リリースを行うことにより犠牲層８，
１７の中でエッチング溶液が侵入する部分が、除去され
て振動体ＯＣが浮き、振動体ＯＣの先端が上部電極ＵＥ
と下部電極ＤＥに挟まれた構造となる。
５を剥離した後、リリースを行うことにより犠牲層８，
１７の中でエッチング溶液が侵入する部分が、除去され
て振動体ＯＣが浮き、振動体ＯＣの先端が上部電極ＵＥ
と下部電極ＤＥに挟まれた構造となる。
【００４０】このようにして製造された表面マイクロマ
シンは、振動体ＯＣの位置を駆動検出電極３０／４０に
より、検出し駆動検出電極３０／４０の両側に配設され
るサーボ電極３１，３２／４１，４２に対し、変位量に
相当する電圧を印加することにより、振動体ＯＣがねじ
れた場合でも位置補正が可能となる。また、振動体ＯＣ
が大きく変位した場合、振動体ＯＣが駆動電極等の電位
差が異なる電極に接触しても、絶縁膜により保護されて
いるために、電気的なショートは発生しない。
シンは、振動体ＯＣの位置を駆動検出電極３０／４０に
より、検出し駆動検出電極３０／４０の両側に配設され
るサーボ電極３１，３２／４１，４２に対し、変位量に
相当する電圧を印加することにより、振動体ＯＣがねじ
れた場合でも位置補正が可能となる。また、振動体ＯＣ
が大きく変位した場合、振動体ＯＣが駆動電極等の電位
差が異なる電極に接触しても、絶縁膜により保護されて
いるために、電気的なショートは発生しない。
【００４１】
【効果】本発明によれば、振動体の両側に振動体の駆動
状態を検出する対の駆動検出電極を設け、駆動検出電極
の両側に振動体の位置調整を行うサーボ電極を配設した
ことにより、サーボ電極により振動体の位置調整が可能
となる。この場合、振動体にねじれが発生した場合で
も、駆動検出電極からの信号を基に、サーボ電圧に電圧
を印加して振動体のなじれの位置調整が行え、ノイズの
低減が可能となるので、Ｓ／Ｎ比が向上する。
状態を検出する対の駆動検出電極を設け、駆動検出電極
の両側に振動体の位置調整を行うサーボ電極を配設した
ことにより、サーボ電極により振動体の位置調整が可能
となる。この場合、振動体にねじれが発生した場合で
も、駆動検出電極からの信号を基に、サーボ電圧に電圧
を印加して振動体のなじれの位置調整が行え、ノイズの
低減が可能となるので、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００４２】この場合、駆動検出電極およびサーボ電極
の少なくとも一方が上下に分離される構造をとれば、上
下に分離された駆動検出電極、サーボ電極の上下電極に
異なった電圧を印加することができ、振動体の正確な位
置調整が可能となる。
の少なくとも一方が上下に分離される構造をとれば、上
下に分離された駆動検出電極、サーボ電極の上下電極に
異なった電圧を印加することができ、振動体の正確な位
置調整が可能となる。
【００４３】また、振動体、駆動電極、駆動検出電極お
よびサーボ電極は基板平面に垂直な面において、振動体
の重心を通り、駆動方向に平行な面、および駆動方向に
垂直な面に対して面対称であるようにすれば、バランス
が良いものとなり制御し易く、Ｓ／Ｎ比の向上が図れ
る。
よびサーボ電極は基板平面に垂直な面において、振動体
の重心を通り、駆動方向に平行な面、および駆動方向に
垂直な面に対して面対称であるようにすれば、バランス
が良いものとなり制御し易く、Ｓ／Ｎ比の向上が図れ
る。
【００４４】更に、振動体が駆動時および角速度発生時
において近接する部位に絶縁膜が設けられるようにすれ
ば、振動体に大きな力が作用して駆動電極等に接触した
場合でも、絶縁膜が設けられることにより、電気的ショ
ートが防止され信頼性が向上する。
において近接する部位に絶縁膜が設けられるようにすれ
ば、振動体に大きな力が作用して駆動電極等に接触した
場合でも、絶縁膜が設けられることにより、電気的ショ
ートが防止され信頼性が向上する。
【図１】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの構成図である。
シンの構成図である。
【図２】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの電極構造の要所部分拡大図である。
シンの電極構造の要所部分拡大図である。
【図３】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの要所部分における電極配置図である。
シンの要所部分における電極配置図である。
【図４】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの製造工程（工程１）である。
シンの製造工程（工程１）である。
【図５】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの製造工程（工程２）である。
シンの製造工程（工程２）である。
【図６】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの製造工程（工程３）である。
シンの製造工程（工程３）である。
【図７】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの製造工程（工程４）である。
シンの製造工程（工程４）である。
【図８】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの製造工程（工程５）である。
シンの製造工程（工程５）である。
【図９】 本発明の一実施形態における表面マイクロマ
シンの製造工程（工程６）である。
シンの製造工程（工程６）である。
【図１０】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程７）である。
マシンの製造工程（工程７）である。
【図１１】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程８）である。
マシンの製造工程（工程８）である。
【図１２】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程９）である。
マシンの製造工程（工程９）である。
【図１３】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程１０）である。
マシンの製造工程（工程１０）である。
【図１４】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程１１）である。
マシンの製造工程（工程１１）である。
【図１５】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程１２）である。
マシンの製造工程（工程１２）である。
【図１６】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程１３）である。
マシンの製造工程（工程１３）である。
【図１７】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程１４）である。
マシンの製造工程（工程１４）である。
【図１８】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程１５）である。
マシンの製造工程（工程１５）である。
【図１９】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程１６）である。
マシンの製造工程（工程１６）である。
【図２０】 本発明の一実施形態における表面マイクロ
マシンの製造工程（工程１７）である。
マシンの製造工程（工程１７）である。
７，９，１５，１８，２４ 絶縁層（絶縁膜） ３０，４０ 駆動検出電極 ３２，４１，４２ サーボ電極 ３３，３４，４３，４４ 駆動電極 １００ 表面マイクロマシン ＢＳ 基板 ＯＣ 振動体 ＯＤＴ１，ＯＤＴ２ 角速度検出電極 ＳＰ ストッパ部（絶縁膜）
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に設けられた駆動電極と、前記基
板上に一定の空隙をもって設けられた振動体と、該振動
体に対向して設けられた角速度検出電極とを備え、前記
駆動電極に電圧を印加して振動体を駆動させ、角速度の
変化を前記角速度検出電極により検出を行う表面マイク
ロマシンにおいて、 前記振動体の両側に前記振動体の駆動方向の振動状態お
よび駆動方向と角速度を検出する角速度検出方向に垂直
な方向の振動状態を検出する対の駆動検出電極を設け、
該駆動検出電極の両側に前記振動体の位置調整を行うサ
ーボ電極を配設した表面マイクロマシンの電極構造。 - 【請求項２】 前記駆動検出電極および前記サーボ電極
の少なくとも一方が上下に分離された請求項１に記載の
表面マイクロマシンの電極構造。 - 【請求項３】 前記振動体、前記駆動電極、前記駆動検
出電極および前記サーボ電極は基板平面に垂直な面にお
いて、前記振動体の重心を通り、駆動方向に平行な面、
および駆動方向に垂直な面に対して面対称である請求項
１に記載の表面マイクロマシンの電極構造。 - 【請求項４】 前記振動体が駆動時および角速度発生時
において近接する部位に絶縁膜が設けられる請求項１に
記載の表面マイクロマシンの電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015960A JPH11211482A (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 表面マイクロマシンの電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015960A JPH11211482A (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 表面マイクロマシンの電極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11211482A true JPH11211482A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11903307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10015960A Pending JPH11211482A (ja) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | 表面マイクロマシンの電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11211482A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010512253A (ja) * | 2006-12-12 | 2010-04-22 | エヌエックスピー ビー ヴィ | 被制御の電極オフ状態位置を有するｍｅｍｓデバイス |
| US11714101B2 (en) | 2019-02-28 | 2023-08-01 | Seiko Epson Corporation | Inertial sensor, electronic apparatus, and vehicle |
-
1998
- 1998-01-28 JP JP10015960A patent/JPH11211482A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010512253A (ja) * | 2006-12-12 | 2010-04-22 | エヌエックスピー ビー ヴィ | 被制御の電極オフ状態位置を有するｍｅｍｓデバイス |
| US8149076B2 (en) | 2006-12-12 | 2012-04-03 | Nxp B.V. | MEMS device with controlled electrode off-state position |
| KR101177167B1 (ko) | 2006-12-12 | 2012-08-24 | 엔엑스피 비 브이 | Ｍｅｍｓ 디바이스, 전자 디바이스, ｍｅｍｓ 디바이스 제조 방법 및 전자 디바이스 동작 방법 |
| US11714101B2 (en) | 2019-02-28 | 2023-08-01 | Seiko Epson Corporation | Inertial sensor, electronic apparatus, and vehicle |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060203 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060221 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060627 |