JPH11337342A - 半導体角速度センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動信号によるセンサ出力への漏れを排除し
て，０点ドリフトが生じないようにした高精度な半導体
角速度センサを，その製造方法とともに提供すること。 【解決手段】 基板９０から上方に離隔されＹ方向に揺
動可能なフレーム２と，フレーム２とともにＹ方向に揺
動可能であるとともにＸ方向にも変位可能な錘３とを設
け，フレーム２には絶縁部２９を形成して半導体部分２
１〜２４に区画し，半導体部分２２，２３に櫛歯電極２
７を設けるとともに半導体部分２１，２４が錘３と導通
するようにした。また，錘３には櫛歯電極３１を設け
た。フレーム２に振動駆動のみが加わっている状態では
錘３とフレーム２とが，つまり櫛歯電極３１と２７とが
一体的に振動するので容量検出への漏れ信号となること
はなく，角速度が印加されるとコリオリ力により錘３が
フレーム２に対してＸ方向に変位するので，静電容量の
変化により角速度を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，半導体基板上に形
成された可動体を振動駆動しつつ，その可動体のコリオ
リ力による変位により角速度を検出する半導体角速度セ
ンサに関する。さらに詳細には，可動体を振動駆動する
ことによる変位の検出への影響を排除して，検出出力の
０点ドリフトをなくし検出精度を向上させた半導体角速
度センサお呼びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の半導体角速度センサは，自動車
の姿勢制御やナビゲーション，あるいはカメラの手ぶれ
補正等の用途に使用されている。その従来例として，特
開平９−１８９５５７号公報に開示されているマイクロ
ジャイロスコープが挙げられる。図１１に示すこのマイ
クロジャイロスコープ１３０は，梯子状の振動構造物１
５０と，その両側に設けられた駆動器１３３および感知
器１３４と，振動構造物１５０の梯子形状の中に位置す
る感知電極１３８とを有している。このうち振動構造物
１５０は，基板から離隔されており，支持バネ１３２お
よび連結バネ１３２′により基板上の支持部１３１に支
持されている。この振動構造物１５０は，図１１中Ｘ軸
方向およびＹ軸方向に変位することが可能である。

【０００３】振動構造物１５０は，２本のストライプ部
１３５，１３５′と，それらを連結する多数の連結部１
３６と，ストライプ部１３５，１３５′の外側に形成さ
れたコーム１４０，１４２とを有している。ストライプ
部１３５，１３５′と多数の連結部１３６とにより区画
される長方形の形状の中にそれぞれ，感知電極１３８が
設けられている。駆動器１３３および感知器１３４に
は，それぞれコーム１３９，１４１が設けられている。
駆動器１３３のコーム１３９はストライプ部１３５のコ
ーム１４０と，感知器１３４のコーム１４１はストライ
プ部１３５′のコーム１４２と，それぞれ差し合う形と
なっている。

【０００４】この構造のマイクロジャイロスコープ１３
０は，駆動器１３３に電圧を印加してコーム１３９から
の静電気力により振動構造物１５０をＸ軸方向に振動さ
せている状態で使用される。このとき，その振動の状況
はコーム１４１を介して感知器１３４により感知されて
おり，駆動器１３３への印加電圧にフィードバックされ
ている。これにより振幅等の制御や発散の防止が図られ
ている。この状態で，紙面に垂直なＺ軸回りの角速度が
印加されると，Ｙ軸方向にコリオリ力が掛かり，このコ
リオリ力により振動構造物１５０が基板に対してＹ軸方
向に変位することとなる。この変位を感知電極１３８で
感知することにより，角速度を検出するのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
半導体角速度センサである前記したマイクロジャイロス
コープ１３０には，センサ出力に０点ドリフトが生じや
すいという問題点があった。その原因は次の通りであ
る。すなわちマイクロジャイロスコープ１３０では，駆
動器１３３により振動構造物１５０をＸ軸方向に振動さ
せると，コリオリ力が掛かっていなくても感知電極１３
８と振動構造物１５０との位置関係が変化してしまう。
これが感知電極１３８の感知信号に影響するので，セン
サ出力の０点ドリフトとして現れるのである。言い換え
ると，駆動器１３３の駆動信号により感知電極１３８へ
の漏れ信号が生じやすいのである。このため，センサ出
力の精度を下げていた。

【０００６】本発明は，前記した従来の半導体角速度セ
ンサが有する問題点を解決するためになされたものであ
る。すなわちその課題とするところは，駆動信号による
センサ出力への漏れを排除して，０点ドリフトが生じな
いようにした，高精度な半導体角速度センサを，その製
造方法とともに提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的と
してなされた本発明の半導体角速度センサは，基板と，
前記基板から離隔して設けられるとともに前記基板に対
して水平な一方向に揺動可能な第１可動体と，前記第１
可動体とともに前記一方向に揺動可能であるとともに前
記基板に対して水平な他方向に変位可能な第２可動体
と，前記第１可動体および前記第２可動体を前記一方向
に一体的に振動駆動する加振手段と，前記第１可動体の
一部であるとともに前記第２可動体から絶縁されてお
り，前記第２可動体の前記他方向の変位により前記第２
可動体との間の間隔が変化する変位検出電極とを有し，
前記加振手段により前記第１可動体および前記第２可動
体を前記一方向に振動させているときにおける前記第２
可動体の前記他方向への変位に基づく前記第２可動体と
前記変位検出電極との間の静電容量の変化により角速度
を検出するものである。

【０００８】この半導体角速度センサでは，加振手段の
振動駆動により第１可動体を基板に対して水平な一方向
に振動させると，第２可動体も一方向に振動する。この
加振手段の振動駆動のみが作用している状態では，第１
可動体（およびその一部である変位検出電極）と第２可
動体とは一体的に一方向に振動する。したがってこの状
態では，変位検出電極と第２可動体との位置関係は変化
しない。このため，加振手段の振動駆動により漏れ信号
が生じることはない。この状態に対してさらに，角速度
が印加され基板に対して水平な他方向（一方向とは異な
る方向）にコリオリ力が掛かると，コリオリ力により第
２可動体が他方向に変位する。この他方向への変位は，
第２可動体のみに起こり第１可動体には生じないので，
第１可動体（およびその一部である変位検出電極）と第
２可動体との位置関係が変化する。この位置関係の変化
により，変位検出電極と第２可動体との間の静電容量が
変化するので，これにより角速度が検出される。

【０００９】このように本発明の半導体角速度センサで
は，加振手段の振動駆動により第１可動体と第２可動体
とが一体的に振動させられるようにしたので，加振手段
の振動駆動により漏れ信号が生じることがなく，０点ド
リフトのない高精度な角速度検出が行われる。

【００１０】さらに本発明の半導体角速度センサにおい
ては，前記第１可動体を，前記一方向に揺動可能に前記
基板に支持する第１梁部と，前記第２可動体を，前記他
方向に変位可能に前記第１可動部に支持する第２梁部と
を有し，これらの各梁部を介して各可動体が変位可能に
基板に支持されていることが望ましい。

【００１１】さらに本発明の半導体角速度センサにおい
ては，少なくとも２本の前記第１梁部を有し，１の第１
梁部が前記第２可動体と導通しており，他の第１梁部が
前記変位検出電極と導通していることが望ましい。１の
第１梁部と他の第１梁部とを介して第２可動体と変位検
出電極との間の静電容量を検出することができるからで
ある。

【００１２】また，本発明の半導体角速度センサの製造
方法は，ＳＯＩウェハの上層半導体層にエッチングを施
して空隙を形成する工程と，前記空隙の両側の前記上層
半導体層と充填物とが互いに絶縁された状態で前記空隙
を充填する工程（１）と，前記上層半導体層にさらにエ
ッチングを施して前記充填物で絶縁された２以上の部分
を有する前記可動体を形成する工程（２）と，前記ＳＯ
Ｉウェハの中間層を除去して前記可動体を前記基板から
離隔させる工程とを含んでおり，これにより，基板上
に，前記基板から離隔された可動体を有し，前記可動体
の水平面内の変位により角速度を検出する半導体角速度
センサを製造するものである。

【００１３】すなわち，このようにして製造された半導
体角速度センサでは，基板から離隔された可動体が，充
填物で絶縁された２以上の部分を有している。この２以
上の部分は電気的には絶縁されているが，機構的には一
体的に水平面内に変位できるものである。

【００１４】ここで望ましくは，前記工程（２）で形成
される前記可動体に，水平面内の一方向に揺動可能であ
るとともに前記充填物で絶縁された２以上の部分に区画
された第１可動体と，水平面内の他方向に変位可能であ
るとともに前記第１可動体の前記２以上の部分の一方に
導通している第２可動体とが含まれるようにするとよ
い。このようにすると，前記第１可動体と前記第２可動
体との間の静電容量の変化により角速度を検出すること
ができる。

【００１５】なお，前記工程（１）では，前記空隙の全
部を絶縁物で充填してもよいが，前記上層半導体層の端
面を絶縁物で覆い，そして充填物で充填してもよい。こ
のようにしても両側の上層半導体層が互いに絶縁されつ
つ機構的には接続された状態を実現できるからである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下，本発明を具体化した実施の
形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。本実
施の形態に係る半導体角速度センサ１の全体構造を，図
１の平面図に示す。この半導体角速度センサ１は，四辺
形のフレーム２と，その中に設けられた錘３と，フレー
ム２の図１中右側に設けられた駆動部４と，同じく左側
に設けられた感知部５とを有している。

【００１７】フレーム２は，概略，内部がくり抜かれた
四辺形の形状を有するシリコン結晶である。このフレー
ム２は，図２のＡ−Ａ断面図に示すように，半導体基板
９０に対して離隔して設けられている。そして，図１中
Ｘ方向の縦梁６１，６１および縦梁６２，６２により，
支持部８１，８１および支持部８２，８２に連結されて
いる。支持部８１，８２は，後述するように酸化膜を介
して半導体基板９０に固定されている。

【００１８】フレーム２には，４カ所の絶縁部２９が形
成されており，これにより４つの半導体部分２１〜２４
に区画されている。半導体部分２１は，縦梁６１，６１
を介して支持部８１，８１と導通している。半導体部分
２２，２３はそれぞれ，縦梁６２，６２を介して支持部
８２，８２と導通している。半導体部分２４は，錘３お
よび後述する横梁３２を介して半導体部分２１と導通し
ており，これによりに支持部８１，８１と導通してい
る。半導体部分２１および２４と，半導体部分２２，２
３とは，互いに絶縁されている。なお，絶縁部２９は，
図３の拡大断面図に示すように，絶縁部２９を挟む両側
のフレーム２の端面に薄い酸化物６４，６４が形成され
ており，これを介して多結晶シリコン６３が挟持された
構造となっている。これにより，両側のフレーム２が機
械的には結合されつつ，電気的には絶縁されている。

【００１９】フレーム２の半導体部分２１における外側
には，駆動部４に向かって櫛歯電極２５が形成されてい
る。また，フレーム２の半導体部分２４における外側に
は，感知部５に向かって櫛歯電極２６が形成されてい
る。そして，フレーム２の半導体部分２２，２３におけ
る内側には，錘３に向かって櫛歯電極２７が形成されて
いる。これらの櫛歯電極２５〜２７はすべて，縦梁６
１，６２に対して直行する方向に形成されており，フレ
ーム２本体と同様に半導体基板９０に対して離隔してい
る。

【００２０】錘３は，フレーム２の内側に位置する四角
形状のシリコン結晶であり，図１中Ｙ方向の横梁３２に
よりフレーム２の半導体部分２１，２４に連結されこれ
らと導通している。したがって錘３は，フレーム２の半
導体部分２２，２３とは絶縁されている。横梁３２は，
縦梁６１，６２と直行する方向に設けられている。この
錘３には，櫛歯電極３１が左右両側に向かって形成され
ている。櫛歯電極３１は，フレーム２の内側の櫛歯電極
２７と差し合う形となっている。ここで櫛歯電極３１と
櫛歯電極２７とは，互いに絶縁された状態にある。この
錘３（櫛歯電極３１を含む）および横梁３２は，フレー
ム２と同様に半導体基板９０に対して離隔している。

【００２１】かかるフレーム２および錘３（各々櫛歯電
極２５〜２７，櫛歯電極３１を含む）は，縦梁６１，６
２が撓むことにより図１中Ｙ方向に揺動することが可能
である。さらに錘３（櫛歯電極３１を含む）は，横梁３
２が撓むことにより図１中Ｘ方向に変位することが可能
である。すなわち，フレーム２が第１可動体であり，錘
３が第２可動体である。

【００２２】駆動部４は，フレーム２の半導体部分２１
の図１中右側に設けられたシリコン結晶であり，フレー
ム２とは絶縁されている。この駆動部４には，フレーム
２に向かって櫛歯電極４１が形成されている。櫛歯電極
４１は，フレーム２の櫛歯電極２５と差し合う形となっ
ている。ここで櫛歯電極４１と櫛歯電極２５とは，互い
に絶縁された状態にある。感知部５は，フレーム２の半
導体部分２４の図１中左側に設けられたシリコン結晶で
あり，フレーム２とは絶縁されている。この感知部５に
は，フレーム２に向かって櫛歯電極５１が形成されてい
る。櫛歯電極５１は，フレーム２の櫛歯電極２６と差し
合う形となっている。ここで櫛歯電極５１と櫛歯電極２
６とは，互いに絶縁された状態にある。

【００２３】上記の構造を有する半導体角速度センサ１
においては，支持部８１，８２が容量検出回路６６に接
続されている。これにより，櫛歯電極３１（支持部８
１）と櫛歯電極２７（支持部８２）との間の静電容量を
検出できるようになっている。また，駆動部４と感知部
５と支持部８１とが駆動回路６５に接続されている。こ
れにより，駆動部４に駆動電圧を印加し，また感知部５
に現れる電圧を測定できるようになっている。

【００２４】続いて，半導体角速度センサ１の動作を説
明する。半導体角速度センサ１では，次のようにして角
速度の検出が行われる。

【００２５】半導体角速度センサ１で角速度の検出を行
う場合には，駆動回路６５により駆動部４に周期的に変
化する電圧を印加してフレーム２を振動駆動し，フレー
ム２および錘３が図１中Ｙ方向に振動している状態とす
る。すなわち半導体角速度センサ１においては，駆動部
４に駆動回路６５から電圧が印加されると，櫛歯電極４
１もその電圧となり，櫛歯電極４１と櫛歯電極２５との
間に静電気力が作用する。この静電気力のため，縦梁６
１，６２が撓んでフレーム２が図１中Ｙ方向に変位し振
動するのである。

【００２６】このとき，錘３もフレーム２とともにＹ方
向に振動する。なぜなら，錘３は横梁３２によりフレー
ム２に連結されているからである。ここにおいて，横梁
３２は図１中Ｙ方向に設けられており，駆動部４からの
駆動の方向と平行であるため，この駆動によっては撓ま
ない。したがって，駆動部４からの振動駆動のみが作用
している状態では，錘３が図１中Ｘ方向に変位すること
はなく，フレーム２と錘３とが一体的に振動するのであ
る。したがってフレーム２の櫛歯電極２７と錘３の櫛歯
電極３１との間隔は，駆動部４からの振動駆動によって
は変化しない。言い換えると，支持部８２（櫛歯電極２
７）と支持部８１（櫛歯電極３１）との間の静電容量は
駆動部４からの振動駆動によっては変化しない。すなわ
ち，駆動部４に印加された駆動信号が，容量検出回路６
６への漏れ信号となることはない。

【００２７】なお，この振動状態において，フレーム２
の振動状況が感知部５と半導体部分２４との間（より詳
細にいえば，櫛歯電極５１と櫛歯電極２６との間）の静
電容量の変化として現れる。そこで，この静電容量の変
化をモニタして駆動回路６５にフィードバックすること
により，フレーム２の振動の振幅が発散して半導体角速
度センサ１の破壊に至ることがないようにされている。

【００２８】この振動状態において，図１の紙面に垂直
な軸回りの角速度が印加されると，図１中Ｘ方向にコリ
オリ力が作用する。このコリオリ力により，横梁３２が
撓んで錘３が図１中Ｘ方向に変位する。このＸ方向の変
位は錘３にのみ起こりフレーム２には起こらないので，
コリオリ力が作用するとフレーム２の櫛歯電極２７と錘
３の櫛歯電極３１との間隔が変化することになる。この
変化が支持部８２（櫛歯電極２７）と支持部８１（櫛歯
電極３１）との間の静電容量の変化として現れるので，
容量検出回路６６でこれが検出される。かくして半導体
角速度センサ１による角速度の検出が行われる。

【００２９】次に，半導体角速度センサ１の製造プロセ
スを説明する。半導体角速度センサ１は，図４に示すＳ
ＯＩウェハを出発基板として製造される。図４に示すＳ
ＯＩウェハは，下層基板９０と，その上の酸化シリコン
層９１と，その上の上層シリコン層９２とが積層された
構造を有している。半導体角速度センサ１のフレーム２
や錘３等の構造物は，上層シリコン層９２が加工されて
形成されるものである。

【００３０】ＳＯＩウェハに対して最初に，絶縁部２９
となるべき箇所をパターンエッチングにより形成する。
このときエッチングされるのは，上層シリコン層９２の
うち絶縁部２９となる箇所である（図５）。このエッチ
ングされた状態では，図３中の酸化物６４，６４および
多結晶シリコン６３に相当する部分が空隙となってい
る。なお，図５（以下図１０まで同じ）の（ａ）は，支
持部８１（支持部８２も同じ）が形成される箇所を示し
ている。同じく（ｂ）は，フレーム２が形成される箇所
を示している。また（ｃ）は，錘３が形成される箇所を
示している。

【００３１】次に，上層シリコン層９２の熱酸化を行
う。これにより図６に示すように，上層シリコン層９２
の上面と，図５のエッチングの際の端面とに，酸化シリ
コン膜９３が形成されこれにより覆われる。酸化シリコ
ン膜９３の膜厚は，５００ｎｍ程度とする。この酸化シ
リコン膜９３のうち，上層シリコン層９２の端面を覆っ
ている部分が，後に絶縁部２９の酸化物６４，６４（図
３参照）となる。続いて，酸化シリコン膜９３上にＣＶ
Ｄ法により多結晶シリコン膜９４を成膜する（図７）。
このとき，成膜膜厚を，絶縁部２９となる箇所のギャッ
プの２分の１以上とする。これにより，酸化シリコン膜
９３が多結晶シリコン膜９４で覆われ，絶縁部２９とな
るべき箇所の空隙も多結晶シリコン膜９４で充填され
る。この多結晶シリコン膜９４のうち，絶縁部２９とな
るべき箇所に充填されたが，後に絶縁部２９の多結晶シ
リコン６３（図３参照）となる。

【００３２】次に，多結晶シリコン膜９４のエッチバッ
クを行う。このためのエッチングは，上層シリコン層９
２の上面の上の多結晶シリコン膜９４が消滅した時点で
終了するように行う。すなわち，絶縁部２９となるべき
箇所に充填された多結晶シリコン膜９４はそのまま残る
ようにする。すると，上層シリコン層９２の上面の上の
酸化シリコン膜９３が露出した状態となるので，ウェッ
トエッチングによりこれを除去する。このとき，絶縁部
２９となる箇所の酸化シリコン膜９３は，厚さが５００
ｎｍ程度と薄く，かつ上層シリコン層９２と多結晶シリ
コン膜９４とにより両面が保護されているので，わずか
しかウェットエッチングされない。これにより，図８に
示すように，再び上層シリコン層９２が露出するととも
に表面がほぼフラットな状態となる。これにより上層シ
リコン層９２の一部に絶縁部２９が形成され，そこには
酸化物６４，６４および多結晶シリコン６３が存在し，
空隙が充填されている。

【００３３】次に，フレーム２や錘３等の形成のための
パターンエッチングを行う。すなわち，上層シリコン層
９２のうち余計な部分をエッチングするのである。これ
により図９に示すように，フレーム２や錘３の他，支持
部８１，８２等，シリコン結晶の構造物の形状が形成さ
れる。図９に現れている部分の他，縦梁６１，６２や横
梁３２，駆動部４，感知部５，各櫛歯電極もこのとき形
成される。これにより上層シリコン層９２が除去された
箇所では，酸化シリコン層９１が露出することとなる。

【００３４】続いて，ウェットエッチングにより酸化シ
リコン層９１を除去する。すると，支持部８１，８２や
駆動部４，感知部５のようにある程度の面積がある上層
シリコン層９２の下部を除き酸化シリコン層９１が消滅
し，フレーム２や錘３，縦梁６１，６２，横梁３２，各
櫛歯電極が下層基板９０から離隔している状態となる
（図１０参照）。なお，このエッチングの際に，絶縁部
２９の酸化物６４，６４が上下から若干攻撃されるが，
酸化物６４，６４は前記のように薄くかつ両面が保護さ
れているのでわずかしかウェットエッチングされない。
そしてこの状態でも，フレーム２の絶縁部２９では，酸
化物６４，６４および多結晶シリコン６３により半導体
部分２１と２２とが（２１と２３，２２と２４，２３と
２４も同様）機構的に連結されており，フレーム２は絶
縁部２９で分離することなく一体をなしている。

【００３５】かくして，図１等で説明した構造の半導体
角速度センサ１が製造される。これに必要な配線を施し
て駆動回路６５や容量検出回路６６へ接続すれば，角速
度の検出が可能な状態となる。

【００３６】以上詳細に説明したように本実施の形態に
係る半導体角速度センサ１では，駆動部４からの駆動に
よりフレーム２と錘３とが図１中Ｙ方向に一体的に振動
するとともに，角速度が加わったときのコリオリ力によ
り錘３がフレーム２に対して図１中Ｘ方向に変位するよ
うにしたので，互いに絶縁されている櫛歯電極２７と櫛
歯電極３１との間の静電容量の変化を支持部８２，８１
を通じて容量検出回路６６で検出し，もって角速度を検
出するようにしている。このため，駆動部４からの駆動
のみが作用し角速度が印加されていない状態では，フレ
ーム２と錘３との相対位置，つまり櫛歯電極２７と櫛歯
電極３１との相対位置に変化がなく，したがって駆動信
号により容量検出への漏れ信号が生じることがない半導
体角速度センサ１が実現されている。これにより，０点
ドリフトなく高精度に角速度の検出をすることができる
半導体角速度センサが提供されている。

【００３７】そして，ＳＯＩウェハを出発基板としてそ
の上層シリコン層９２にエッチングを施して形成した空
隙を熱酸化膜と多結晶シリコンとで充填して機構的に接
続し，その後フレーム２等を成形してからＳＯＩウェハ
の酸化シリコン層９１を除去してフレーム２等を基板９
０から離間させるようにしている。これにより，半導体
部分２１と２２と（および２１と２３，２２と２４，２
３と２４）が電気的には絶縁されつつ機構的に連結され
た構造が実現されている。このため，櫛歯電極２７に導
通している部分（半導体部分２２，２３）と，錘３に導
通している部分（半導体部分２１，２４）とが絶縁部２
９で分離することなく一体をなしているフレーム２が提
供されている。

【００３８】なお，前記実施の形態は単なる例示にすぎ
ず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本
発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改
良，変形が可能である。例えば，フレーム２や錘３等を
構成する半導体は，シリコン結晶に限らず他の半導体材
料を用いてもよい。また，絶縁部２９の構造は，図３に
示したものに限らず，両側の半導体部分を電気的に絶縁
しつつ機構的には接続されている構造であればよい。そ
のような構造としては例えば，両側の半導体部分の端面
間の全部が窒化シリコンで充填された構造が考えられ
る。その場合の製造方法は，ＳＯＩウェハの上層シリコ
ン層９２に図５のエッチングを施した後，その空隙をＣ
ＶＤ法により窒化シリコンで充填し，エッチバックして
平坦化すればよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば，加振手段からの駆動信号のみによっては第１可
動体（およびその一部である変位検出電極）と第２可動
体との相対位置が変化せず，さらに角速度が加わったと
きにコリオリ力により第２可動体が第１可動体に対して
変位し，変位検出電極と第２可動体との間の静電容量が
変化するようにしたので，駆動信号によるセンサ出力へ
の漏れが排除され，角速度の作用のみを検出できる半導
体角速度センサが，その製造方法とともに提供されてい
る。これにより，０点ドリフトを伴わずに高精度な角速
度の検出ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る半導体角速度センサの全体構
成を示す平面図である。

【図２】基板とフレームとが離隔している状態を示す断
面図である。

【図３】図２の絶縁部を拡大して示す図である。

【図４】半導体角速度センサの製造における出発材料で
あるＳＯＩウェハを示す断面図である。

【図５】絶縁部となるべき箇所にエッチングを施した状
態を示す断面図である。

【図６】熱酸化を施した状態を示す断面図である。

【図７】多結晶シリコンの成膜を行った状態を示す断面
図である。

【図８】多結晶シリコンをエッチバックして平坦化した
状態を示す断面図である。

【図９】フレームや錘等のエッチング加工を施した状態
を示す断面図である。

【図１０】ＳＯＩウェハの酸化シリコン層を除去した状
態を示す断面図である。

【図１１】従来の半導体角速度センサを示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体角速度センサ ２ フレーム（第１可動体） ３ 錘（第２可動体） ４ 駆動部 ２１〜２４ 半導体部分 ２７ 櫛歯電極 ２９ 絶縁部 ３２ 横梁 ６１，６２ 縦梁 ６３ 多結晶シリコン ６４ 酸化シリコン ９０ 基板 ９１ 酸化シリコン層 ９２ 上層半導体層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と，前記基板から離隔して設けられ
   るとともに前記基板に対して水平な一方向に揺動可能な
   第１可動体と，前記第１可動体とともに前記一方向に揺
   動可能であるとともに前記基板に対して水平な他方向に
   変位可能な第２可動体と，前記第１可動体および前記第
   ２可動体を前記一方向に一体的に振動駆動する加振手段
   と，前記第１可動体の一部であるとともに前記第２可動
   体から絶縁されており，前記第２可動体の前記他方向の
   変位により前記第２可動体との間の間隔が変化する変位
   検出電極とを有し，前記加振手段により前記第１可動体
   および前記第２可動体を前記一方向に振動させていると
   きにおける前記第２可動体の前記他方向への変位に基づ
   く前記第２可動体と前記変位検出電極との間の静電容量
   の変化により角速度を検出することを特徴とする半導体
   角速度センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する半導体角速度センサ
   において，前記第１可動体を，前記一方向に揺動可能に
   前記基板に支持する第１梁部と，前記第２可動体を，前
   記他方向に変位可能に前記第１可動部に支持する第２梁
   部とを有することを特徴とする半導体角速度センサ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載する半導
   体角速度センサにおいて，少なくとも２本の前記第１梁
   部を有し，１の第１梁部が前記第２可動体と導通してお
   り，他の第１梁部が前記変位検出電極と導通しているこ
   とを特徴とする半導体角速度センサ。
4. 【請求項４】 基板上に，前記基板から離隔された可動
   体を有し，前記可動体の水平面内の変位により角速度を
   検出する半導体角速度センサの製造方法において，ＳＯ
   Ｉウェハの上層半導体層にエッチングを施して空隙を形
   成する工程と，前記空隙の両側の前記上層半導体層と充
   填物とが互いに絶縁された状態で前記空隙を充填する工
   程（１）と，前記上層半導体層にさらにエッチングを施
   して前記充填物で絶縁された２以上の部分を有する前記
   可動体を形成する工程（２）と，前記ＳＯＩウェハの中
   間層を除去して前記可動体を前記基板から離隔させる工
   程とを含むことを特徴とする半導体角速度センサの製造
   方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載する半導体角速度センサ
   の製造方法において，前記工程（１）では，前記上層半
   導体層の端面を絶縁物で覆い，そして充填物で充填する
   ことを特徴とする半導体角速度センサの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載する半導
   体角速度センサの製造方法において，前記工程（２）で
   形成される前記可動体に，水平面内の一方向に揺動可能
   であるとともに前記充填物で絶縁された２以上の部分に
   区画された第１可動体と，水平面内の他方向に変位可能
   であるとともに前記第１可動体の前記２以上の部分の一
   方に導通している第２可動体とが含まれ，前記半導体角
   速度センサは，前記第１可動体と前記第２可動体との間
   の静電容量の変化により角速度を検出することを特徴と
   する半導体角速度センサの製造方法。