DE4228795A1 - Drehratensensor und Verfahren zur Herstellung - Google Patents
Drehratensensor und Verfahren zur HerstellungInfo
- Publication number
- DE4228795A1 DE4228795A1 DE19924228795 DE4228795A DE4228795A1 DE 4228795 A1 DE4228795 A1 DE 4228795A1 DE 19924228795 DE19924228795 DE 19924228795 DE 4228795 A DE4228795 A DE 4228795A DE 4228795 A1 DE4228795 A1 DE 4228795A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- wafer
- rate sensor
- rotation rate
- electrodes
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
- G01C19/5733—Structural details or topology
- G01C19/5755—Structural details or topology the devices having a single sensing mass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem Drehratensensor nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Aus der DE-A1-40 32 559 ist bereits ein Dreh
ratensensor mit einem Schwinger bekannt, der in einer Schwingungs
achse zu Schwingungen angeregt wird und auf dem ein Beschleunigungs
sensor angeordnet ist, der die sich auf Grund der Drehung ergebende
Coriolisbeschleunigung mißt. Der Schwinger kann dabei aus einem
Siliziumwafer heraus strukturiert werden. Weiterhin ist aus der
WO 92/03740 ein besonders kleiner Beschleunigungssensor bekannt, der
auf der Oberfläche eines Siliziumwafers hergestellt ist.
Der erfindungsgemäße Drehratensensor mit den kennzeichnenden Merk
malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der An
trieb des Schwingers und der Beschleunigungssensor zur Detektion der
Coriolisbeschleunigung mit mikromechanischen Fertigungsschritten be
sonders einfach herzustellen ist. Durch die senkrechte Orientierung
der Schwingungsachse zur Waferoberfläche, d. h. der Schwinger bewegt
sich in einer Schwingungsachse, die senkrecht auf der Waferober
fläche steht, kann
der Schwinger besonders platzsparend ausgeführt werden und somit ist
eine besonders kostengünstige Herstellung des Drehratensensors mög
lich. Der Schwinger kann so besonders einfach ausgeführt werden,
dies ermöglicht die Verwendung von gut bekannten und sehr präzisen
Prozeßschritten für die Herstellung des Sensors.
Das Herstellungsverfahren nach Anspruch 11 zeichnet sich durch
seinen einfachen Ablauf und die hohe Präzision der Herstellung der
Drehratensensoren aus.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Drehratensensors möglich. Durch die Verwendung eines
Wafers, der mehrere Schichten aufweist, können besonders einfache
und klar definierte Herstellungsverfahren verwendet werden. Dabei
können Siliziumschichten mit unterschiedlichen Dotierungen oder
Schichtkombinationen von Silizium und dielektrischen Materialien
verwendet werden. In einer besonders einfachen Ausführungsform be
steht der Schwinger aus einem Schwingbalken und einer daran be
festigten Platte. Die Schwingungen dieses Schwingers können
besonders einfach angeregt werden, indem ein Antrieb auf dem
Schwingbalken angeordnet wird. Zweckmäßigerweise wird dabei der
Beschleunigungssensor auf der Platte angeordnet. Durch die Auslegung
des Beschleunigungssensors als kapazitiver Beschleunigungssensor
wird eine besonders hohe Meßempfindlichkeit und Temperatur
unempfindlichkeit der Messungen der Coriolisbeschleunigung erreicht.
Die bewegliche Elektrode kann dabei besonders einfach als Biege
balken ausgebildet werden. Durch die Verwendung von mehreren Teil
elektroden kann die Kapazität des Beschleunigungssensors und so die
Genauigkeit der Signalmessungen verbessert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar
gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Drehratensensor, Fig. 2 und
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Drehratensensor nach Fig. 1,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Drehratensensor
und die Fig. 5 bis 8 ein mögliches Herstellungsverfahren für den
Drehratensensor.
In der Fig. 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel für den er
findungsgemäßen Drehratensensor gezeigt. Der Drehratensensor weist
einen Schwinger 4 auf, der aus einem Schwingbalken 5 und einer
Platte 6 besteht. Der Schwingbalken 5 ist auf seiner einen Seite mit
einem Siliziumwafer 1 und auf der anderen Seite mit der Platte 6
verbunden. Der Siliziumwafer 1 weist eine dünne obere Schicht 2 und
eine dicke untere Schicht 3 auf. Die Steifigkeit des Schwingbalkens
5 ist so ausgelegt, daß die Steifigkeit in der dargestellten
Z-Richtung sehr gering und in der dazu senkrechten Y-Richtung ver
gleichsweise groß ist. Durch diese Auslegung der Steifigkeit des
Schwingbalkens 5 wird erreicht, daß der Schwinger 4 besonders ein
fach zu Schwingungen in der Schwingungsachse 7, d. h. in Z-Richtung
angeregt werden kann. Dies erfolgt durch einen Antrieb 8, der auf
dem Schwingbalken 5 angeordnet ist. Weiterhin ist auf der Platte 6
ein Beschleunigungssensor, bestehend aus zwei feststehenden Elek
troden 10 einer beweglichen Elektrode 11 und einem Lagerblock 12
gezeigt. Dabei ragt die zungenartige bewegliche Elektrode 11 vom
Lagerblock 12 ausgehend zwischen die feststehenden Elektroden 10.
Der hier gezeigte Beschleunigungssensor ist so angeordnet, daß er
eine Beschleunigung in Y-Richtung mißt. Zur Kontaktierung der Elek
troden 10, 11 sind Leiterbahnen g vorgesehen, die hier nur
schematisch als einzelne Leiterbahnen 9 auf dem Wafer 1 und dem
Schwingbalken 5 angedeutet sind. Ebenso sind elektrische Zuleitungen
zum Antrieb 8 vorgesehen.
Der hier gezeigte Drehratensensor weist eine Drehung des Sensors
aufgrund der Coriolisbeschleunigung nach. Dazu wird der Schwinger 4
zu Schwingungen in der Schwingungsachse 7 angeregt, d. h. die
Bewegungen der Platte 6 erfolgen größtenteils in Z-Richtung. Durch
die mit der Biegung eines Biegebalkens verbundene Schwenkbewegung
wird die Platte 6, und damit der darauf angeordnete Beschleunigungs
sensor, auch geringfügig in X-Richtung bewegt. Die Bewegung in
X-Richtung ist jedoch vernachlässigbar klein gegenüber der Bewegung
in Z-Richtung. Die Schwingung in der Schwingungsachse 7 ist daher so
zu verstehen, daß der größte Teil der Bewegung in Z-Richtung
erfolgt. Störende Bewegungen in X-Richtung lassen sich aber auch
durch eine zweiseitige Befestigung der Platte eliminieren. Während
dieser Schwingung weist die Platte 6 beim Nulldurchgang die größte
Geschwindigkeit auf, während die Geschwindigkeit beim oberen und
unteren Umkehrpunkt der Schwingung gleich Null ist. Bei einer
Drehung des Sensors um die X-Achse kommt es aufgrund der Coriolis
beschleunigung zu einer Beschleunigung in Y-Richtung. Durch diese
Beschleunigung in Y-Richtung wird die bewegliche Elektrode 11
relativ zu den feststehenden Elektroden 10 bewegt. Da die bewegliche
Elektrode 11 mit jeder der feststehenden Elektroden 10 einen
Plattenkondensator bildet, und die Kapazität in einem Platten
kondensator vom Abstand der Kondensatorplatten abhängt, wird durch
die Coriolisbeschleunigung die Kapazität zwischen der beweglichen
Elektrode 11 und den feststehenden Elektroden 10 verändert. Diese
Veränderung der Kapazität ist ein Maß für die auftretendes Coriolis
beschleunigung, die wiederum ein Maß für die Drehgeschwindigkeit um
die X-Achse ist. Weiterhin ist die Coriolisbeschleunigung pro
portional zur Geschwindigkeit der beweglichen Platte; da diese mit
der Schwingungsfrequenz des Schwingers 4 oszilliert, ist auch das
Drehratensignal mit der Frequenz der Schwingung moduliert.
In der Fig. 2 wird ein Querschnitt durch den Drehratensensor nach
Fig. 1 entlang der Linie I-I gezeigt. Sie zeigt die Platte 6, auf
der die feststehenden Elektroden 10 gelegen sind und die zwischen
den feststehenden Elektroden 10 angeordnete bewegliche Elektrode 11.
Die bewegliche Elektrode 11 ist hier als Biegebalken ausgeführt.
Dieser Biegebalken ist nicht direkt mit der Platte 6 verbunden und
kann sich daher frei zwischen den beiden feststehenden Elektroden 11
bewegen. Die Steifigkeit der als Biegebalken ausgebildeten beweg
lichen Elektrode 11 ist in der Y-Richtung gering, so daß die beweg
liche Elektrode 11 auch bei geringen Beschleunigungen ihre Lage
relativ zu den feststehenden Elektroden 10 ändert. Die Steifigkeit
der beweglichen Elektrode 11 ist jedoch in Z-Richtung groß, so daß
durch Beschleunigungen in Z-Richtungen nur eine minimale Bewegung
der beweglichen Elektrode 11 erfolgt.
In der Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den Drehratensensor nach
Fig. 1 entlang der Linie II-II gezeigt. Auf dieser Linie II-II wird
ein Querschnitt durch die Platte 6 und den darauf aufgebrachten
Lagerblock 12 und der beweglichen Elektrode 11 und ein Querschnitt
durch den Schwingbalken 5 mit dem darauf aufgebrachten Antrieb 8
gezeigt. Weiterhin wird auch ein Querschnitt durch den Siliziumwafer
1, bestehend aus der oberen Schicht 2 und der unteren Schicht 3
gezeigt. Die bewegliche Elektrode 11 ist mit einem Ende am Lager
block 12 befestigt, so daß sie über den Lagerblock 12 fest auf der
beweglichen Platte 6 verankert ist. Durch die Aufhängung am Lager
block 12 wird die bewegliche Elektrode 11 in der Größenordnung von
einem Mikrometer über der Platte 6 gehalten. Durch diesen Abstand
zur beweglichen Platte 6 wird die bewegliche Elektrode 11 in ihrer
Bewegung nicht durch Reibung mit der Platte 6 behindert.
Durch den Antrieb 8 wird der Schwinger 4, bestehend aus Schwing
balken 5 und Platte 6, zu Schwingungen angeregt. Bei dem Antrieb 8
handelt es sich um eine dünne Schicht, die fest auf den Schwing
balken 5 aufgebracht ist. Wenn der Antrieb 8 seine Länge in
X-Richtung ändert, so wird der Schwingbalken 5 verbogen. Für den
Antrieb 8, der seine Länge ändern kann, sind verschiedene Schicht
materialien bzw. Wirkprinzipien geeignet. Beim thermomechanischen
Antrieb wird - wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet - ein Wider
standselement 30 verwendet, das durch einen durch das Wider
standselement 30 hindurchfließenden Strom erwärmt wird. Dabei wird
der gesamte Schwingbalken 5 incl. Antrieb erwärmt. Für den Antrieb 8
ist dazu beispielsweise eine Metallschicht auf dem Schwingbalken 5
aufgebracht und ein Widerstandselement 30 durch Diffusion von
Dotierstoffen in den Schwingbalken 5 unterhalb des Antriebs 8 ein
gebracht. Wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient des thermo
mechanischen Antriebs und des Schwingbalkens 5 nicht gleich sind, so
kommt es durch die Erwärmung zu einer unterschiedlich starken Aus
dehnung des Antriebs 8 und des Schwingbalkens 5. Um diesen Effekt zu
realisieren sind beispielsweise Metallschichten geeignet, die einen
um ca. 5-10fach größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf
weisen als Silizium. Ein thermomechanischer Antrieb muß an seinen
beiden Enden eine elektrische Zuleitung aufweisen, um von einem
elektrischen Strom durchflossen zu werden.
Weiterhin kann als Antrieb eine piezoelektrische Schicht,
beispielsweise aus Zinkoxid verwendet werden. Eine solche piezo
elektrische Schicht ändert ihre Länge, wenn sie in einem
elektrischen Feld gelegen ist. Das elektrische Feld kann besonders
einfach durch Anlegen von elektrischen Spannungen an Elektroden
erzeugt werden, die auf der Oberseite und Unterseite des piezo
elektrischen Antriebs gelegen sind.
Weiterhin ist für den Antrieb die Verwendung einer magnetostriktiven
Schicht möglich. Eine magnetostriktive Schicht ändert ihre Länge,
wenn sich die Schicht in einem sich ändernden Magnetfeld befindet.
In diesem Fall sind keine Zuleitungen zum Antrieb notwendig, eine
Spule zur Erzeugung des Magnetfeldes kann sich auch in relativ
weiter Entfernung des Antriebs 8 befinden. Derartige magneto
striktive Antriebe werden beispielsweise in der deutschen Patent
anmeldung 42 20 226 beschrieben.
In der Fig. 4 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für den
erfindungsgemäßen Drehratensensor mit einer anderen Ausgestaltung
des Beschleunigungssensors gezeigt. Auf der Platte 6 ist der
Beschleunigungssensor, bestehend aus Lagerblöcken 13, an denen die
bewegliche Elektrode 14 mittels Biegefedern 18 aufgehängt ist, sowie
die feststehenden Gegenelektroden 20, die geeignet zu verschalten
sind, angeordnet. Die bewegliche Elektrode 14 weist mehrere Teil
elektroden 15 auf, die jeweils zwischen zwei feststehenden
Elektroden 20 angeordnet sind. Zur Vereinfachung sind auch hier die
Leiterbahnen zur Kontaktierung der Lagerblöcke 13 und der fest
stehenden Elektroden 20 nicht gezeigt. Ebenso sind der Schwingbalken
5 und der Antrieb 8 nur angedeutet.
Der hier gezeigte Beschleunigungssensor entspricht im wesentlichen
dem Beschleunigungssensor wie er bereits aus der WO 92/03740 bekannt
ist. Die Detektionsrichtung, d. h. die Richtung, in der dieser Sensor
Beschleunigungen mißt, ist die u-Richtung. Der hier gezeigte Dreh
ratensensor ist somit ausgelegt, Drehungen um die X-Achse nach
zuweisen. Die Biegefedern 18 sind dabei so ausgelegt, daß bereits
eine geringe Beschleunigung in Y-Richtung ausreicht, um die beweg
liche Elektrode 14 auszulenken. Es versteht sich, daß sowohl der in
der Fig. 1 wie auch der in der Fig. 4 gezeigte Beschleunigungs
sensor mit seiner Meßrichtung auch in X-Richtung auf dem Paddel 6
angeordnet werden kann. Dadurch wurden Drehungen um die Y-Achse
nachgewiesen.
Durch die Aufteilung der beweglichen Elektrode 14 in mehrere Teil
elektroden 15 wird eine Vergrößerung der Kapazität des
Beschleunigungssensors bewirkt und somit die Meßbarkeit des Signals
verbessert. Weiterhin kann bei diesem Beschleunigungssensor die
Empfindlichkeit der Biegefedern 18 unabhängig von der Länge der Teil
elektroden 15 eingestellt werden. Weiterhin sind die Teilelektroden
15 immer parallel zu den feststehenden Elektroden 20, wodurch die
Linearität des Meßsignals verbessert und die Auswertung vereinfacht
wird.
In den Fig. 5 bis 8 wird ein Herstellungsverfahren für die
erfindungsgemäßen Drehratensensoren beschrieben.
In einem ersten Schritt wird, wie in der Fig. 5 gezeigt, ein
Siliziumwafer 1 mit einer oberen Schicht 2 und einer unteren Schicht
3 erzeugt. Wesentliches Merkmal dieser unterschiedlichen Schichten
ist, daß die untere Schicht 3 selektiv gegen die obere Schicht 2
geätzt werden kann. Materialkombinationen für solche Schichten sind
bekannt, beispielsweise kann die untere Schicht 3 aus einem
Siliziumwafer und die obere Schicht 2 aus einer dielektrischen
Schicht aus Siliziumoxid oder Silizimnitrid bestehen. Weiterhin ist
es möglich, daß die Schichten 2, 3 aus Silizium unterschiedlicher
Dotierung bestehen. Dabei kann zum einen die Dotierung der oberen
Schicht 2 sehr groß sein (p⁺-Ätzstop) oder aber es kann ein
pn-Übergang zwischen den beiden Schichten 2, 3 vorliegen. Für die
weitere Beschreibung des Herstellungsverfahrens sei hier davon
ausgegangen, daß es sich um einen pn-Übergang handelt. Auf der
Oberfläche dieses Wafers werden nun Schichten 16 mittels Dünn
schichtverfahren aufgebracht und strukturiert die aus der
IC-Fertigung bekannt sind. Die Schicht 16 wird als Opferschicht
bezeichnet, da sie im Herstellungsprozeß nur eine temporäre Funktion
hat und in einem späteren Prozeßschritt wieder entfernt wird.
Wesentliches Merkmal der Opferschicht 16 ist, daß sie geätzt werden
kann, ohne die anderen Materialien des Drehratensensors zu ätzen.
Im nächsten Herstellungsschritt wird eine Polysiliziumschicht auf
gebracht, aus der, wie in der Fig. 6 gezeigt, durch entsprechende
Ätzprozesse die Strukturen für den Beschleunigungssensor heraus
strukturiert werden. Beispielhaft sind hier der Lagerblock 12 und
die bewegliche Elektrode 11 gezeigt, wobei die bewegliche Elektrode
11 vollständig auf der Opferschicht 16 liegt. Die feststehenden
Elektroden werden ebenso wie der Lagerblock 12 direkt auf der Ober
fläche des Siliziumwafers ggf. mittels einer zusätzlichen Iso
lationsschicht, die hier nicht gezeigt ist, positioniert, wodurch
eine feste Verankerung auf der Oberfläche sichergestellt wird.
Weiterhin wird eine Schicht 8 für den Antrieb aufgebracht. Die dafür
möglichen Materialien wurden zur Fig. 3 beschrieben, für die
weitere Beschreibung des Herstellungsprozesses sei hier an eine
Metallschicht für einen thermomechanischen Antrieb gedacht.
Unterhalb der Schicht 8 für den Antrieb wird durch Einbringen von
Dotierstoffen ein Widerstandselement 30 in der oberen Schicht 2
erzeugt. Dieses Widerstandselement 30 für den thermomechanischen
Antrieb 8 wird durch zwei Leiterbahnen 9 kontaktiert. Diese können
aus Metall aber auch aus entsprechend dotiertem Polysilizium
bestehen.
Im nächsten Schritt wird, wie in der Fig. 7 gezeigt, ausgehend von
der Rückseite des Siliziumwafers eine Ausnehmung 17 in den
Siliziumwafer eingebracht. Die Ausnehmung 17 umfaßt in ihrer Dicke
die gesamte Dicke der unteren Schicht 3. Bei der Ätzung der Aus
nehmung 17 wird dabei das unterschiedliche Ätzverhalten der oberen
Schicht 2 und der unteren Schicht 3 genutzt. Es wird eine Ätze ver
wendet, die nur die untere Schicht 3, nicht aber die obere Schicht 2
ätzt, wobei diese zusätzlich durch Anlegen einer elektrischen
Spannung geschützt wird. Die Ausnehmung 17 ist dabei so
positioniert, daß sie den Bereich unterhalb des Beschleunigungs
sensors vollständig und den Bereich unterhalb des Antriebs 8
zumindest teilweise umfaßt. Der Antrieb 8 kann jedoch auch so
positioniert werden, daß er vollständig auf dem Schwingbalken 5
angeordnet ist. In diesem Fall umfaßt die Ausnehmung 17 auch den
Bereich unterhalb des Antriebs 8 vollständig.
Im letzten Prozeßschritt wird, wie in der Fig. 8 gezeigt, durch
Strukturierung der oberen Schicht 2 über der Ausnehmung 17 der
Schwinger 4, bestehend aus Schwingbalken 5 und Platte 6 heraus
strukturiert. Dieser Ätzprozeß kann entweder naßchemisch,
beispielsweise mit Kalilauge aber auch mittels eines SF6-Plasmas
(reaktives Ionenätzen) erfolgen. Die Markierung erfolgt beispiels
weise mittels Fotolack oder eines Niedertemperaturoxids, das bereits
vor dem Rückseitenätzprozeß strukturiert wurde.
Weiterhin wird die Opferschicht 16 entfernt, so daß die Elektrode 11
nun frei beweglich wird. Dieser Prozeßschritt kann auch in einem
früheren Stadium der Herstellung erfolgen, beispielsweise direkt
nach der in Fig. 6 gezeigten Strukturierung der Polysilizium
schicht. Derartige Strukturierungsprozesse von Polysilizium in
Verbindung mit Opferschichten werden beispielsweise in der
WO 92/03 740 oder der US 5 090 254 beschrieben.
Claims (11)
1. Drehratensensor mit einem Schwinger (4), der in einer
Schwingungsachse zu Schwingungen angeregt wird, wobei die sich
aufgrund einer Drehung ergebende Coriolisbeschleunigung in einer
zweiten Achse, die senkrecht auf der Schwingungsachse steht, durch
einen auf dem Schwinger (4) angeordneten Beschleunigungssensor
nachgewiesen wird, wobei der Schwinger (4) aus einem Wafer (1)
herausstrukturiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungs
achse (7) senkrecht auf der Oberfläche des Wafers (1) steht, und daß
die Meßrichtung des auf dem Schwinger (4) angeordneten
Beschleunigungssensors senkrecht zur Schwingungsachse ist.
2. Drehratensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Wafer (1), aus dem der Schwinger (4) herausstrukturiert ist, mehrere
Schichten (2, 3) aufweist.
3. Drehratensensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Wafer (1) eine dicke untere Schicht (3) und eine dünne obere Schicht
(2) aufweist, daß beide Schichten (2, 3) aus Silizium bestehen und
daß die Schichten (2, 3) unterschiedlich dotiert sind.
4. Drehratensensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Wafer eine dicke untere Schicht (3) aus Silizium und eine dünne
obere Schicht (2) aus einem dielektrischen Material, insbesondere
Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid, aufweist.
5. Drehratensensor nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schwinger (4) eine an einem Schwingbalken (5)
befestigte Platte (6) aufweist, daß Platte (6) und Schwingbalken (5)
aus der oberen Schicht (2) des Wafers (1) herausstrukturiert sind,
und daß die Steifigkeit des Schwingbalkens (5) in der Schwingungs
achse (7) am geringsten ist.
6. Drehratensensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf
dem Schwingbalken (5) ein Antrieb (8) zur Anregung der Schwingung
des Schwingers (4) in der Schwingachse angeordnet ist.
7. Drehratensensor nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor auf der Platte 6
angeordnet ist.
8. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor mindestens zwei
Elektroden (10, 11, 14, 15, 20) aufweist, die einander in geringem
Abstand gegenüberstehen, daß mindestens eine der Elektroden (10, 20)
relativ zum Schwinger (4) unbeweglich und eine der Elektroden (11,
14, 15,) durch eine Beschleunigung senkrecht zur Schwingungsachse
beweglich ist, und daß die Kapazität zwischen den Elektroden (10,
11, 14, 15, 20) als Maß für die Coriolisbeschleunigung meßbar ist.
9. Drehratensensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
bewegliche Elektrode (11) als Biegebalken ausgebildet ist.
10. Drehratensensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die
bewegliche Elektrode (14) mehrere Teilelektroden (15) aufweist, und
daß die bewegliche Elektrode (14, 15) an Biegefedern (18) aufgehängt
ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
- - ein Siliziumwafer (1) mit einer unteren (3) und einer oberen (2) Schicht erzeugt wird, wobei die untere Schicht (3) selektiv gegen die obere Schicht (2) ätzbar ist, daß
- - eine Opferschicht (16) abgeschieden und strukturiert wird, daß
- - eine Polysiliziumschicht abgeschieden wird, daß
- - die Polysiliziumschicht so strukturiert wird, daß feststehende (10, 20) und bewegliche (11, 14, 15) Elektroden entstehen, wobei die feststehenden Elektroden (10, 20) fest mit der Oberfläche der weiteren Schicht verbunden sind und die beweglichen Elektroden (11, 14, 15) auf der Opferschicht (16) angeordnet sind und durch einen Lagerblock (12, 13) mit der Oberfläche der oberen Schicht (2) verbunden sind, daß
- - auf der Oberfläche der oberen Schicht (2) mindestens eine weitere Schicht für einen Antrieb (8) und elektrische Zuleitungen (9) abgeschieden und strukturiert werden, daß
- - ausgehend von der Rückseite des Siliziumwafers (1) eine Ausnehmung bis zur oberen Schicht (2) geätzt wird, wobei die Ausnehmung (17) im Bereich unterhalb der Elektroden (10, 20, 11, 14, 15) und des Antriebs (8) gelegen ist, daß
- - die obere Schicht (2) strukturiert wird, um den Schwinger (4) zu erzeugen, und daß
- - zu einem beliebigen Zeitpunkt nach der Strukturierung der Polysiliziumschicht die Opferschicht (16) entfernt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924228795 DE4228795C2 (de) | 1992-08-29 | 1992-08-29 | Drehratensensor und Verfahren zur Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924228795 DE4228795C2 (de) | 1992-08-29 | 1992-08-29 | Drehratensensor und Verfahren zur Herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4228795A1 true DE4228795A1 (de) | 1994-03-03 |
DE4228795C2 DE4228795C2 (de) | 2003-07-31 |
Family
ID=6466727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924228795 Expired - Fee Related DE4228795C2 (de) | 1992-08-29 | 1992-08-29 | Drehratensensor und Verfahren zur Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4228795C2 (de) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4442033A1 (de) * | 1994-11-25 | 1996-05-30 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor |
DE4430439A1 (de) * | 1994-08-29 | 1996-06-13 | Litef Gmbh | Sensoreinheit mit mindestens einem Drehratensensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE19510172A1 (de) * | 1995-03-21 | 1996-09-26 | Joerg Schmelting | Rotationsdrehwaage |
WO1997006412A1 (de) * | 1995-08-08 | 1997-02-20 | Daimler-Benz Ag | Mikromechanischer drehratensensor (drs) |
DE19744345C2 (de) * | 1997-03-05 | 2000-01-05 | Mitsubishi Electric Corp | Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung |
DE19832906C1 (de) * | 1998-07-22 | 2000-02-17 | Karlsruhe Forschzent | Kapazitiver Drehratensensor |
DE19526903B4 (de) * | 1995-07-22 | 2005-03-10 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor |
EP1783095A1 (de) | 2005-11-04 | 2007-05-09 | Infineon Technologies SensoNor AS | Erregung in mikromechanischen Bauelementen |
EP1783094A1 (de) * | 2005-11-04 | 2007-05-09 | Infineon Technologies SensoNor AS | Erregung in mikromechanischen Bauelementen |
US20100109341A1 (en) * | 2008-11-06 | 2010-05-06 | Cedar Ridge Research Llc | System and method for generating power using angular kinetic energy |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10345447B4 (de) * | 2003-09-30 | 2007-04-26 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauteils |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4598585A (en) * | 1984-03-19 | 1986-07-08 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Planar inertial sensor |
US5090254A (en) * | 1990-04-11 | 1992-02-25 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Polysilicon resonating beam transducers |
DE4022495A1 (de) * | 1990-07-14 | 1992-01-23 | Bosch Gmbh Robert | Mikromechanischer drehratensensor |
DE69113632T2 (de) * | 1990-08-17 | 1996-03-21 | Analog Devices Inc | Monolithischer beschleunigungsmesser. |
DE4032559C2 (de) * | 1990-10-13 | 2000-11-23 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor und Verfahren zur Herstellung |
DE4041582A1 (de) * | 1990-12-22 | 1992-06-25 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor |
-
1992
- 1992-08-29 DE DE19924228795 patent/DE4228795C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4430439A1 (de) * | 1994-08-29 | 1996-06-13 | Litef Gmbh | Sensoreinheit mit mindestens einem Drehratensensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE4442033A1 (de) * | 1994-11-25 | 1996-05-30 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor |
US5604312A (en) * | 1994-11-25 | 1997-02-18 | Robert Bosch Gmbh | Rate-of-rotation sensor |
DE19510172A1 (de) * | 1995-03-21 | 1996-09-26 | Joerg Schmelting | Rotationsdrehwaage |
DE19526903B4 (de) * | 1995-07-22 | 2005-03-10 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor |
DE19528961C2 (de) * | 1995-08-08 | 1998-10-29 | Daimler Benz Ag | Mikromechanischer Drehratensensor (DRS) und Sensoranordnung |
US6474162B1 (en) | 1995-08-08 | 2002-11-05 | Eads Deutschland Gmbh | Micromechanical rate of rotation sensor (DRS) |
WO1997006412A1 (de) * | 1995-08-08 | 1997-02-20 | Daimler-Benz Ag | Mikromechanischer drehratensensor (drs) |
DE19744345C2 (de) * | 1997-03-05 | 2000-01-05 | Mitsubishi Electric Corp | Winkelgeschwindigkeits-Sensoreinrichtung |
DE19832906C1 (de) * | 1998-07-22 | 2000-02-17 | Karlsruhe Forschzent | Kapazitiver Drehratensensor |
EP1783095A1 (de) | 2005-11-04 | 2007-05-09 | Infineon Technologies SensoNor AS | Erregung in mikromechanischen Bauelementen |
EP1783094A1 (de) * | 2005-11-04 | 2007-05-09 | Infineon Technologies SensoNor AS | Erregung in mikromechanischen Bauelementen |
US7430908B2 (en) | 2005-11-04 | 2008-10-07 | Infineon Technologies Sensonor As | Excitation in micromechanical devices |
US7637158B2 (en) | 2005-11-04 | 2009-12-29 | Infineon Technologies Sensonor As | Excitation in micromechanical devices |
US20100109341A1 (en) * | 2008-11-06 | 2010-05-06 | Cedar Ridge Research Llc | System and method for generating power using angular kinetic energy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4228795C2 (de) | 2003-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19617666B4 (de) | Mikromechanischer Drehratensensor | |
DE19810534C2 (de) | Mehrachsenbeschleunigungssensor und Herstellungsverfahren eines Mehrachsenbeschleunigungssensor | |
DE69206770T2 (de) | Dreiachsiger Beschleunigungsmesser | |
DE69223796T2 (de) | Mikromechanischer drehgeschwindigkeitssensor nach dem stimmgabel-prinzip | |
DE19906067B4 (de) | Halbleitersensor für physikalische Größen und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE69432074T2 (de) | Mikromechanischer querbeschleunigungsmesser | |
DE69233641T2 (de) | Herstellungsverfahren für integrierte ausgerichtete Tunnelspitzenpaare | |
DE102008040525B4 (de) | Mikromechanisches Sensorelement | |
DE112012003562B4 (de) | Verbesserte Detektionsstruktur für einen z-Achsen-Resonanzbeschleunigungsmesser | |
DE102012200929B4 (de) | Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur | |
EP0539393B1 (de) | Mikromechanischer drehratensensor | |
DE102008043524B4 (de) | Beschleunigungssensor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3638390A1 (de) | Vibrations-beschleunigungsmesser | |
DE19526903A1 (de) | Drehratensensor | |
DE4444149A1 (de) | Halbleiter-Gierungsmaßsensor und Verfahren zu desen Herstellung | |
WO1997002467A1 (de) | Beschleunigungssensor | |
EP0618450A1 (de) | Beschleunigungssensor | |
DE102017219901B3 (de) | Mikromechanischer z-Inertialsensor | |
EP0494143B1 (de) | Vorrichtung zur messung mechanischer kräfte und kraftwirkungen | |
DE4228795C2 (de) | Drehratensensor und Verfahren zur Herstellung | |
EP2998777A1 (de) | Piezoelektrischer positionssensor für piezoelektrisch angetriebene resonante mikrospiegel | |
DE10001361B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Mikroträgheitssensors | |
DE69413792T2 (de) | Mikromechanischer Stimmgabelumdrehungsmesser mit kammförmigen Antriebselemente | |
DE3824695C2 (de) | ||
DE19530736A1 (de) | Beschleunigungssensor und Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8170 | Reinstatement of the former position | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |